某兴趣小组设计的连锁机械游戏装置如图所示。左侧有一固定的四分之一圆弧轨道,其末端B水平,半径为3L;在轨道末端等高处有一质量为m的“
”形小盒C(可视为质点),小盒C与大小可忽略、质量为3m的物块D通过光滑定滑轮用轻绳相连,左侧滑轮与小盒C之间的绳长为2L;物块D压在质量为m的木板E左端,木板E上表面光滑,下表面与水平桌面间动摩擦因数μ=0.5(最大静摩擦力等于滑动摩擦力),木板E右端到桌子右边缘固定挡板(厚度不计)的距离为L;质量为m且粗细均匀的细杆F通过桌子右边缘的光滑定滑轮用轻绳与木板E相连,木板E与定滑轮间轻绳水平,细杆F下端到地面的距离也为L;质量为0.25m的圆环(可视为质点)套在细杆F上端,环与杆之间滑动摩擦力和最大静摩擦力相等,大小为0.5mg。开始时所有装置均静止,现将一质量为m的小球(可视为质点)从圆弧轨道顶端A处由静止释放,小球进入小盒C时刚好能被卡住(作用时间很短可不计),此时物块D对木板E的压力刚好为零。木板E与挡板相撞、细杆F与地面相撞均以原速率反弹,最终圆环刚好到达细杆的底部。不计空气阻力,重力加速度为g,求:
(1)小球与小盒C相撞后瞬间,小盒C的速度;
(2)小球在四分之一圆弧轨道上克服摩擦力所做的功;
(3)木板E与挡板碰后,向左返回的最大位移;
(4)细杆F的长度。
【答案】(1)小球与小盒相撞后瞬间,小盒的速度大小为,方向水平向右;
(2)小球在四分之一圆弧轨道上克服摩擦力所做的功为mgL;
(3)木板与挡板碰后,向左返回的最大位移为L;
(4)细杆的长度为L。
g
L
(2)小球在四分之一圆弧轨道上克服摩擦力所做的功为mgL;
(3)木板与挡板碰后,向左返回的最大位移为
1
3
(4)细杆的长度为L。
【解答】
【点评】
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发布:2024/4/20 14:35:0组卷:358引用:3难度:0.1
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1.如图甲所示,一质量为M的小车静止在光滑水平地面上,其左端P点与平台平滑连接。小车上表面PQ是以O为圆心、半径R=0.9m的四分之一圆弧轨道。质量m=0.5kg的光滑小球,以某一水平速度冲上小车的圆弧面。测得小球与小车在水平方向上的速度大小分别为v1、v2,并作出图像如图乙所示。已知OP竖直,OQ水平,水平台面高h=
,小球可视为质点,g取10m/s2,不计一切摩擦。求:R6
(1)小球落地时的速度大小;
(2)小球从Q点上升的最大高度;
(3)小球运动到Q点的竖直分速度。发布:2024/10/16 2:0:2组卷:31引用:1难度:0.4 -
2.如图所示,一轻质弹簧的左端固定在小球B上,右端与小球C接触但未拴接,球B和球C静止在光滑水平台面上(此时弹簧处于原长)。小球A从左侧光滑斜面上距水平台面高度为h处由静止滑下(不计小球A在斜面与水平面衔接处的机械能损失),与球B发生正碰后粘在一起,碰撞时间极短,之后球C脱离弹簧,在水平台面上匀速运动并从其右端点O水平抛出,落入固定放置在水平地面上的竖直四分之一光滑圆弧轨道内,该段圆弧的圆心在O点,半径为
。已知三个小球A、B、C均可看成质点,且质量分别为m、2m、m,重力加速度为g,不计空气阻力和一切摩擦。求:R=2h
(1)小球A、B碰撞后瞬间的速度大小;
(2)弹簧具有的最大弹性势能;
(3)以O为圆心,水平向右为x正方向,竖直向下为y正方向建立xOy坐标系,小球C从水平台面右端点O抛出后落到圆弧轨道上的P点的位置坐标。发布:2024/10/21 3:0:1组卷:53引用:1难度:0.5 -
3.光滑四分之一圆弧导轨最低点切线水平,与光滑水平地面上停靠的一小车上表面等高,小车质量M=2.0kg,h=0.2m,如图所示。现从圆弧导轨顶端将一质量为m=0.5kg的滑块(大小忽略)由静止释放,当小车的右端运动到A点时,滑块正好从小车右端水平飞出,落在地面上的B点。滑块落地后0.2s小车右端也到达B点。已知AB相距L=0.4m,滑块与小车上表面之间的动摩擦因数为μ=0.8,g取10m/s2,求:
(1)滑块离开小车时的速度大小;
(2)圆弧导轨的半径;
(3)小车上表面的长度。发布:2024/10/21 2:0:1组卷:47引用:1难度:0.5