20.解:(1)小球刚能完成一次完整的圆周运动,它到最高点的速度为v1,在最高点,仅有重力充当向心力,则有 ①
在小球从最低点运动到最高点的过程中,机械能守恒,并设小球在最低点速度为v,则又有
②
解①②有
滑块从h1高处运动到将与小球碰撞时速度为v,对滑块由能的转化及守恒定律有
因碰撞后速度交换,解上式有h1=0.5m
(2)若滑块从h=5m处下滑到将要与小球碰撞时速度为u,同理有
③ 解得
滑块与小球碰后的瞬间,同理滑块静止,小球以的速度开始作圆周运动,绳的拉力T和重力的合力充当向心力,则有 ④ 解④式得T=48N
(3)滑块和小球最后一次碰撞时速度为,滑块最后停在水平面上,它通过的路程为,同理有 ⑤
小球作完整圆周运动的次数为 ⑥ 解⑤、⑥得,n=10次
19.解:设电场强度为E,小球带电量为q,因小球做直线运动,它受的电场力qE和重力mg的合力必沿此直线,如图 mg/qE=tanθ
对小球的运动过程应用动能定理有:
此过程中小球竖直方向上的位移
小球运动到最高点时其电势能与在O点的电势能之差等于克服电场力所做的功即
由以上各式得:
(其它方法做对同样得分)
18.解:因为小球在轨道顶端压力为零,由
得
到轨道最高点后小球做平抛运动,由
和 得 x=2R
15.0, 16. 17.EK
13.6×104, 6×104,相同 14.5.5×104 、10
9.BD 10.BC 11.D 12.B
1.ACD 2.B 3.D 4.AD 5.AC 6.C 7.AB 8.A
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13题: ,______________,________________
14题:_______________ ,______________
15题: ,_______________
16题: __
17题:
20.一轻质细绳一端系一质量为kg的小球A,另一端挂在光滑水平轴O上,O到小球的距离为L=0.1m,小球跟水平面接触,但无相互作用,在球的两侧等距离处分别固定一个光滑的斜面和一个竖直挡板,如图所示,斜面底端与竖直挡板间水平面的距离s为2m,动摩擦因数为0.25.现有一小滑块B,质量也为m,从斜面上滑下,与小球碰撞时木块和小球交换速度,与挡板碰撞不损失机械能.若不计空气阻力,并将滑块和小球都视为质点,g取10m/s2,试问:
(1)若滑块B从斜面某一高度h处滑下与小球第一次碰撞后,使小球恰好在竖直平面内
做圆周运动,求此高度h.
(2)若滑块B从h=5m处滑下,求滑块B与小球第一次碰后瞬间绳子对小球的拉力.
(3)若滑块B从h=5m 处下滑与小球碰撞后,小球在竖直平面内做圆周运动,求小球做完整圆周运动的次数.
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