分析 (1)应用机械能守恒定律求出小球的速度,应用牛顿第二定律可以求出绳子的拉力.
(2)两球碰撞过程系统动量守恒,应用动量守恒定律可以求出小球的速度.
(3)应用牛顿第二定律与机械能守恒定律求出轨道半径,然后确定半径范围.
解答 解:(1)设小球m1摆至最低点时速度为v0,
由机械能守恒定律,得:m1gL=$\frac{1}{2}$m1v02,解得:v0=4m/s,
小球m1在最低点时,由牛顿第二定律,得:
FT-m1g=m1$\frac{{v}_{0}^{2}}{L}$,解得:FT=6N;
(2)m1与m2碰撞,动量守恒,选向右的方向为正方向,
由动量守恒定律得:m1v0=m1v1+m2v2,解得:v2=1.5 m/s;
(3)①若小球m2恰好通过最高点D点,
由牛顿第二定律得:m2g=m2$\frac{{v}_{D}^{2}}{{R}_{1}}$,
m2在CD轨道上运动时,由机械能守恒定律,得:
$\frac{1}{2}$m2v22=m2g•2R1+$\frac{1}{2}$m2vD2,解得:R1=0.045 m.
②若小球恰好到达圆轨道与圆心等高处速度减为0,则有:
$\frac{1}{2}$m2v22=m2gR2,解得:R2=0.1125m,
综上:R应该满足R≤0.045 m或R≥0.1125m
答:(1)细绳所能承受的最大拉力为6N;
(2)m2在半圆形轨道最低点C点的速度为1.5m/s;
(3)为了保证m2在半圆形轨道中运动时不脱离轨道,半圆形轨道的半径R应该满足的条件是:R≤0.045 m或R≥0.1125m.
点评 本题主要考查了动量守恒、机械能守恒定律、向心力公式的应用,要知道小球恰好通过最高点时,由重力提供向心力;分析清楚小球的运动过程是解题的前提与关键.
科目:高中物理 来源: 题型:计算题
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科目:高中物理 来源: 题型:实验题
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科目:高中物理 来源: 题型:多选题
A. | 墙对铁块的弹力不变 | B. | 墙对铁块的弹力增大 | ||
C. | 墙与铁块间的摩擦力减小 | D. | 墙对铁块的摩擦力不变 |
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科目:高中物理 来源: 题型:计算题
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科目:高中物理 来源: 题型:多选题
A. | 若纵轴表示位移,图象中物体做匀速直线运动 | |
B. | 若纵轴表示速度,图象中物体做匀速直线运动 | |
C. | 若纵轴表示位移,图象中直线斜率表示物体的速度 | |
D. | 若纵轴表示速度,图象中直线斜率表示物体的加速度 |
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科目:高中物理 来源: 题型:选择题
A. | 先移走棒,再把两球分开,两球带等量异种电荷 | |
B. | 先移走棒,再把两球分开,甲球带电量比乙球多 | |
C. | 先把两球分开,再移走棒,两球带等量异种电荷 | |
D. | 先把两球分开,再移走棒,两球不能带电 |
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