[题目]如图所示.竖直放置的光滑S形轨道.其核心部分是由两个半径均为的圆形轨道构成.轨道进口A与弹簧枪水平连接.出口B在竖直平面内的直角坐标系的原点处.且与x轴相切.在坐标系中放一挡板.其形状满足方程单位:.一质量为的小球作质点看待被弹簧枪发射后沿轨道运动.经过出口B时.对管道的下壁的压力为.最终与挡板碰撞.已知.求小球经过B点时� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

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【题目】如图所示，竖直放置的光滑S形轨道，其核心部分是由两个半径均为的圆形轨道构成，轨道进口A与弹簧枪水平连接，出口B在竖直平面内的直角坐标系的原点处，且与x轴相切，在坐标系中放一挡板，其形状满足方程单位：。一质量为的小球作质点看待被弹簧枪发射后沿轨道运动，经过出口B时，对管道的下壁的压力为，最终与挡板碰撞。已知。

求小球经过B点时的速度大小；

求小球离开出口B到与挡板碰撞所用的时间；

若要使小球与挡板碰撞时的动能最小，发射小球前弹簧的弹性势能是多大？

【答案】(1) 2m/s(2) 1s(3) 105J。

【解析】

(1)小球经过B点时由合力提供向心力，根据牛顿第二定律求小球经过B点时的速度大小vB；

(2)小球离开出口B后做平抛运动，根据分位移公式和方程y=-x2+9结合，来求解小球从B到与挡板碰撞所用的时间t0；

(3)对于小球从释放到B的过程，运用机械能守恒定律列式，结合平抛运动的规律得到小球与挡板碰撞时的动能与平抛初速度的关系，由数学知识求解小球与挡板碰撞时的动能最小值，并由机械能守恒定律求发射小球前弹簧的弹性势能Ep。

（1）小球经过B点时，由牛顿第三定律知：

在B点，对小球，由牛顿第二定律得：

代入数据解得：

（2）小球离开出口B后做平抛运动，则有：

。

根据有：

联立解得：

（3）对于平抛运动过程，有：

结合

得：

根据机械能守恒定律得小球与挡板碰撞时的动能为：

联立得：

根据数学知识知，当时，即时，动能最小，此时发射小球前弹簧的弹性势能为：

解得：

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D. 小球从桌面高度处下落至水平地面过程中,重力做功为

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①按图摆好实验装置，其中小车质量M＝0.20 kg，钩码总质量m＝0.05 kg。

②释放小车，然后接通打点计时器的电源(电源频率为f＝50 Hz)，打出一条纸带。

(1)他在多次重复实验得到的纸带中取出自认为满意的一条，如图所示。

把打下的第一点记作0，然后依次取若干个计数点，相邻计数点间还有4个点未画出，用厘米刻度尺测得各计数点到0点距离分别为d1＝0.0041 m，d2＝0.055 m，d3＝0.167 m，d4＝0.256 m，d5＝0.360 m，d6＝0.480 m…，他把钩码重力(当地重力加速度g＝9.8 m/s2)作为小车所受合力算出打下0点到打下第5点合力做功W＝________________J(结果保留三位有效数字)，把打下第5点时小车动能作为小车动能的改变量，算得Ek＝________________J(结果保留三位有效数字)。

(2)此次实验探究的结果，他没能得到“合力对物体做的功等于物体动能的增量”，且误差很大。通过反思，他认为产生误差的原因如下，其中正确的是________________。

A．钩码质量太大，使得合力对物体做功的测量值比真实值偏大太多

B．没有平衡摩擦力，使得合力对物体做功的测量值比真实值偏大太多

C．释放小车和接通电源的次序有误，使得动能增量的测量值比真实值偏小

D．没有使用最小刻度为毫米的刻度尺测距离也是产生此误差的重要原因

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