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    精英家教网 > 高中物理 > 题目详情
    精英家教网如图所示，在竖直面内有一个光滑弧形轨道，其末端水平，且与处于同一竖直面内光滑圆形轨道的最低端相切，并平滑连接．A、B两滑块（可视为质点）用轻细绳拴接在一起，在它们中间夹住一个被压缩的微小轻质弹簧．两滑块从弧形轨道上的某一高度由静止滑下，当两滑块刚滑入圆形轨道最低点时拴接两滑块的绳突然断开，弹簧迅速将两滑块弹开，其中前面的滑块A沿圆形轨道运动恰能通过轨道最高点．已知圆形轨道的半径R=0.50m，滑块A的质量mA=0.16kg，滑块B的质量mB=0.04kg，两滑块开始下滑时距圆形轨道底端的高度h=0.80m，重力加速度g取10m/s2，空气阻力可忽略不计．求：
    （1）A、B两滑块一起运动到圆形轨道最低点时速度的大小；
    （2）滑块A被弹簧弹开时的速度大小；
    （3）弹簧在将两滑块弹开的过程中释放的弹性势能．
    分析：（1）对滑块AB下滑到圆形轨道最低点的过程运用动能定理列式即可求解；
    （2）设滑块A恰好通过圆形轨道最高点的速度为v，根据牛顿第二定律列式，对于滑块A从圆形轨道最低点运动到最高点的过程，根据机械能守恒定律列式，联立方程即可求解；
    （3）对于弹簧将两滑块弹开的过程，AB量滑块所组成的系统水平方向动量守恒，机械能守恒，根据动量守恒定律和机械能守恒定律列式，即可求解．
    解答：解：（1）对滑块AB下滑到圆形轨道最低点的过程运用动能定理得：
    （mA+mB）gh=
    1
    2
    (mA+mB)v02
    解得：v0=4m/s
    （2）设滑块A恰好通过圆形轨道最高点的速度为v，根据牛顿第二定律得：
    mAg=mA
    v2
    R

    设滑块A在圆行轨道最低点被弹出的速度为vA，对于滑块A从圆形轨道最低点运动到最高点的过程，根据机械能守恒定律得：
    1
    2
    m    A    vA2=mAg?2R+
    1
    2
    mAv2
    解得：vA=5m/s
    （3）对于弹簧将两滑块弹开的过程，AB量滑块所组成的系统水平方向动量守恒，设滑块B被弹出的速度为vB，根据动量守恒定律得：
    （mA+mB）v0=mAvA+mBvB
    解得vB=0
    设弹簧将两滑块弹开的过程中释放的弹性势能为EP，对于弹开的过程机械能守恒，则有：
    1
    2
    （mA+mB）v02+EP=
    1
    2
    mAvA2
    解得：EP=0.4J
    答：（1）A、B两滑块一起运动到圆形轨道最低点时速度的大小为4m/s；
    （2）滑块A被弹簧弹开时的速度大小为5m/s；
    （3）弹簧在将两滑块弹开的过程中释放的弹性势能为0.4J．
    点评：本题综合性较强，解决综合问题的重点在于分析物体的运动过程，分过程灵活应用相应的物理规律；优先考虑动能定理、机械能守恒等注重整体过程的物理规律．
    练习册系列答案
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    如图所示：在竖直面内固定着一个光滑
    3
    4
    的圆弧轨道，O为圆心，OA水平，OB竖直，一小球从A点沿轨道射人，速度是v1，小球到达最高点B的速度是v2，则v1与v2比值可能是（　　）

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    （2011?海淀区模拟）如图所示，在竖直面内有一以O点为圆心的圆，AB、CD分别为这个圆沿竖直和水平方向的直径，该圆处于静电场中．将带负电荷的小球从O点以相同的动能分别沿竖直平面向不同方向射出，小球会沿圆所在平面运动并经过圆周上不同的点．已知小球从O点分别到A、B两点的过程中电场力对它做的功相同，小球到达D点时的电势能大于它在圆周上其他各点时的电势能．若小球只受重力和电场力的作用，则下列说法中正确的是（　　）

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    如图所示，在竖直面内有固定轨道ABCDE，其中BC是半径为R的四分之一圆弧轨道，AB（AB＞R）是竖直轨道，CE是足够长的水平轨道，CD＞R．AB与BC相切于B点，BC与CE相切于C点，轨道的AD段光滑，DE段粗糙且足够长．一根长为R的轻杆两端分别固定有质量均为m的相同小球P、Q（视为质点），将轻杆锁定在图示位置，此位置Q与B等高．现解除锁定释放轻杆，轻杆将沿轨道下滑，Q球经过D点后，沿轨道继续滑行了3R而停下．重力加速度为g．求：
    （1）P球到达C点时的速度大小v1；
    （2）两小球与DE段轨道间的动摩擦因数μ；
    （3）Q球到达C点时的速度大小v2．

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    A、小球速度合适，球可能垂直撞在圆轨道上B、小球初速度合适，位移大小等于直径C、初速度越大，落到圆轨道上的时间越长D、小球初速度合适，落在O点正下方的圆周上时间最长

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