分析 要使木球在竖直平面内运动过程中悬线始终不发生松弛,木球运动有两种情况:一是木球运动速度较大时将做完整圆周运动,二是木球速度较小时做不完整圆周运动(即摆动).根据牛顿第二定律求出在最高点的最小速度,再根据机械能守恒定律求出子弹与木球在最低点的最小速度,最后通过动量守恒定律求出子弹做完整圆周运动的最小初速度.由机械能守恒定律求得子弹做不完整圆周运动最大速度.
解答 解:子弹进入木块的过程中水平方向二者不受外力,满足动量守恒定律,选择向右为正方向,子弹击中木球时,由动量守恒定律得:
mV0=(m+M)v1
下面分两种情况:
(1)若小球能做完整的圆周运动,则在最高点满足:
(m+M)g≤(m+M)$\frac{{v}_{2}^{2}}{L}$
小球从最低点到最高点的过程中,由机械能守定律得:
$2(m+M)gL+\frac{1}{2}(M+m){v}_{2}^{2}=\frac{1}{2}(M+m){v}_{1}^{2}$
由以上各式解得:${v}_{0}≥\frac{m+M}{m}\sqrt{5gL}$
代入数据得:v0≥500m/s.
(2)若木球不能做完整的圆周运动,则上升的最大高度为L时,(与O点在同一水平线上)应满足:
$\frac{1}{2}(M+m){v}_{1}^{2}≤(M+m)gL$
解得:${v}_{0}≤\frac{M+m}{m}\sqrt{2gL}$
代入数据得:v0≤100$\sqrt{10}$m/s.
所以,要使小球在竖直平面内做悬线不松弛的运动,V0应满足的条件是:v0≥500m/s或 v0≤200m/s.
答:子弹初速度V0应满足的条件是:v0≥500m/s或 v0≤100$\sqrt{10}$m/s.
点评 本题综合考查了动量守恒定律、机械能守恒定律以及牛顿第二定律,关键理清整个运动过程,分两种情况进行讨论求解的解答的关键,不能由疏漏.
科目:高中物理 来源: 题型:多选题
A. | 布朗运动就是液体分子的无规则运动 | |
B. | 空气的相对湿度定义为空气中所含水蒸气压强与同温度水的饱和蒸汽压的比值 | |
C. | 尽管技术不断进步,热机的效率仍不能达到100%,制冷机却可以使温度降至热力学零度 | |
D. | 将一个分子从无穷远处无限靠近另一个分子,则这两个分子间分子力先增大后减小最后再增大,分子势能是先减小再增大 | |
E. | 附着层内分子间距离小于液体内部分子间距离时,液体与固体间表现为浸润 |
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科目:高中物理 来源: 题型:解答题
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科目:高中物理 来源: 题型:多选题
A. | A对地面的摩擦力方向向左 | |
B. | B对A的压力大小为$\frac{R+r}{R}$mg | |
C. | 若细线变短,仍保持球B静止,则B对A的压力变大 | |
D. | 若细线变短,仍保持球B静止,则细线对B的拉力变小 |
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科目:高中物理 来源: 题型:选择题
A. | 上升过程和下落过程中动量变化大小相等、方向相反 | |
B. | 整个过程中重力的冲量为0 | |
C. | 无论上升过程或下落过程,相等时间内物体动量变化都相同 | |
D. | 考虑空气阻力时,上升过程动量变化率小于下降过程动量变化率 |
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科目:高中物理 来源: 题型:解答题
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科目:高中物理 来源: 题型:多选题
A. | a光的频率一定大于b光的频率 | |
B. | 电源正极可能与接线柱c连接 | |
C. | 用b光照射光电管时,一定没有发生光电效应 | |
D. | 若增加b光的强度,则灵敏电流计G的指针会发生偏转 | |
E. | 若灵敏电流计的指针发生偏转,则电流方向一定是由e→G→f |
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科目:高中物理 来源: 题型:选择题
A. | 1 s很短,所以1 s表示时刻 | |
B. | 第3 s是指一个时刻 | |
C. | 中国飞人刘翔在瑞士洛桑田径超级大奖赛男子110米栏的比赛中,以12秒88打破了世界纪录,这里12秒88是指时间 | |
D. | 2012年2月2日5时16分,辽宁省营口市发生4.3级地震,这里的5时16分指时间 |
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科目:高中物理 来源: 题型:选择题
A. | 12m | B. | 14m | C. | 25m | D. | 96m |
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