例1.如图所示.质量分别为2 m和3m的两个小球固定在一根直角尺的两端A.B.直角尺的顶点O处有光滑的固定转动轴.AO.BO的长分别为2L和L.开始时直角尺的AO部分处于水平位置而B在O的正下方.让该系统由静止开始自由转动.求:⑴当A到达最低点时.A小球的速度大小v,⑵ B球能上升的最大高度h,⑶开始转动后B球可能达到的最大速度vm. 解析:以直角尺和两小球组成的系统为对象.由于转动过程不受摩擦和介质阻力.所以该系统的机械能守恒. ⑴过程中A的重力势能减少. A.B的动能和B的重力势能增加.A的即时速度总是B的2倍. .解得 ⑵B球不可能到达O的正上方.它到达最大高度时速度一定为零.设该位置比OA竖直位置向左偏了α角.2mgž2Lcosα=3mgžL(1+sinα).此式可化简为4cosα-3sinα=3.解得sin(53°-α)=sin37°.α=16° ⑶B球速度最大时就是系统动能最大时.而系统动能增大等于系统重力做的功WG.设OA从开始转过θ角时B球速度最大. =2mgž2Lsinθ-3mgžL(1-cosθ) =mgL(4sinθ+3cosθ-3)≤2mgžL.解得 例2.如图所示.半径为的光滑半圆上有两个小球.质量分别为.由细线挂着.今由静止开始无初速度自由释放.求小球升至最高点时两球的速度? 解析:球沿半圆弧运动.绳长不变.两球通过的路程相等.上升的高度为,球下降的高度为,对于系统.由机械能守恒定律得: , 例3.如图所示.均匀铁链长为.平放在距离地面高为的光滑水平面上.其长度的悬垂于桌面下.从静止开始释放铁链.求铁链下端刚要着地时的速度? 解:选取地面为零势能面: 得: 例4.如图所示.粗细均匀的U形管内装有总长为4L的水.开始时阀门K闭合.左右支管内水面高度差为L.打开阀门K后.左右水面刚好相平时左管液面的速度是多大?(管的内部横截面很小.摩擦忽略不计) 解析:由于不考虑摩擦阻力.故整个水柱的机械能守恒.从初始状态到左右支管水面相平为止.相当于有长L/2的水柱由左管移到右管.系统的重力势能减少.动能增加.该过程中.整个水柱势能的减少量等效于高L/2的水柱降低L/2重力势能的减少.不妨设水柱总质量为8m.则.得. 点评:需要注意的是研究对象仍然是整个水柱.到两个支管水面相平时.整个水柱中的每一小部分的速率都是相同的. 例5.如图所示.游乐列车由许多节车厢组成.列车全长为L.圆形轨道半径为R.(R远大于一节车厢的高度h和长度l.但L>2πR).已知列车的车轮是卡在导轨上的光滑槽中只能使列车沿着圆周运动.在轨道的任何地方都不能脱轨.试问:在没有任何动力的情况下.列车在水平轨道上应具有多大初速度v0.才能使列车通过圆形轨道而运动到右边的水平轨道上? 解析:当游乐车灌满整个圆形轨道时.游乐车的速度最小.设此时速度为v.游乐车的质量为m.则据机械能守恒定律得: 要游乐车能通过圆形轨道.则必有v>0.所以有 例6.小球在外力作用下.由静止开始从A点出发做匀加速直线运动.到B点时消除外力.然后.小球冲上竖直平面内半径为R的光滑半圆环.恰能维持在圆环上做圆周运动.到达最高点C后抛出.最后落回到原来的出发点A处.如图所示.试求小球在AB段运动的加速度为多大? 解析:要题的物理过程可分三段:从A到孤匀加速直线运动过程,从B沿圆环运动到C的圆周运动.且注意恰能维持在圆环上做圆周运动.在最高点满足重力全部用来提供向心力,从C回到A的平抛运动. 根据题意.在C点时.满足① 从B到C过程.由机械能守恒定律得② 由①.②式得 从C回到A过程.满足③ 水平位移s=vt.④ 由③.④式可得s=2R 从A到B过程.满足⑤ ∴ 例7.如图所示.半径分别为R和r的甲.乙两个光滑的圆形轨道安置在同一竖直平面上.轨道之间有一条水平轨道CD相通.一小球以一定的速度先滑上甲轨道.通过动摩擦因数为μ的CD段.又滑上乙轨道.最后离开两圆轨道.若小球在两圆轨道的最高点对轨道压力都恰好为零.试求水平CD段的长度. 解析:(1)小球在光滑圆轨道上滑行时.机械能守恒.设小球滑过C点时的速度为.通过甲环最高点速度为v′.根据小球对最高点压力为零.由圆周运动公式有① 取轨道最低点为零势能点.由机械守恒定律② 由①.②两式消去v′.可得 同理可得小球滑过D点时的速度.设CD段的长度为l.对小球滑过CD段过程应用动能定理. 将.代入.可得 查看更多

 

题目列表(包括答案和解析)

如图所示,质量分别为2 m和3m的两个小球固定在一根直角尺的两端A、B,直角尺的顶点O处有光滑的固定转动轴。AO、BO的长分别为2L和L。开始时直角尺的AO部分处于水平位置而B在O的正下方。让该系统由静止开始自由转动,求:⑴当A到达最低点时,A小球的速度大小v;⑵ B球能上升的最大高度h;⑶开始转动后B球可能达到的最大速度vm。

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如图所示,质量为3m的足够长木板 C 静止在光滑水平面上,质量均为 m 的两个物体 AB 放在 C 的左端,AB 间相距 s0,现同时对AB施加水平向右的瞬间冲量而使之分别获得初速度v0和2v0,若ABC之间的动摩擦因数分别为 μ 和 2 μ ,则:

(1)最终ABC的共同速度为多大

(2)求A达到最小速度时,系统产生的热量Q

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如图所示,质量为3m的足够长木板 C 静止在光滑水平面上,质量均为 m 的两个物体 AB 放在 C 的左端,AB 间相距 s0,现同时对AB施加水平向右的瞬间冲量而使之分别获得初速度v0和2v0,若ABC之间的动摩擦因数分别为 μ 和 2 μ ,则:

(1)最终ABC的共同速度为多大

(2)求A达到最小速度时,系统产生的热量Q

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(18分)如图所示,质量足够大、截面是直角梯形的物块静置在光滑水平地面上,其两个侧面恰好与两个固定在地面上的压力传感器X、Y相接触。图中AB高H=0.3m,AD长L=0.5m。斜面倾角。可视为质点的小物块P(图中未画出)质量m=1kg,它与斜面的动摩擦因数可以通过更换斜面表面的材料进行调节,调节范围是
   
(1)令,将P由D点静止释放,求P在斜面上的运动时间。
(2)令,在A点给P一个沿斜面上的初速度,求P落地时的动能。
(3)将压力传感器X、Y接到同一个数据处理器上,已知当X和Y受到物块压力时,分别显示正值和负值。对于不同的,每次都在D点给P一个方向沿斜面向下、大小足够大的初速度,以保证它能滑离斜面。求滑行过程中处理器显示的压力F随变化的函数关系式,并在坐标系中画出其函数图象。

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(18分)如图所示,质量足够大、截面是直角梯形的物块静置在光滑水平地面上,其两个侧面恰好与两个固定在地面上的压力传感器X、Y相接触。图中AB高H=0.3m,AD长L=0.5m。斜面倾角。可视为质点的小物块P(图中未画出)质量m=1kg,它与斜面的动摩擦因数可以通过更换斜面表面的材料进行调节,调节范围是
   
(1)令,将P由D点静止释放,求P在斜面上的运动时间。
(2)令,在A点给P一个沿斜面上的初速度,求P落地时的动能。
(3)将压力传感器X、Y接到同一个数据处理器上,已知当X和Y受到物块压力时,分别显示正值和负值。对于不同的,每次都在D点给P一个方向沿斜面向下、大小足够大的初速度,以保证它能滑离斜面。求滑行过程中处理器显示的压力F随变化的函数关系式,并在坐标系中画出其函数图象。

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