如图所示,光滑水平面右端B处连接一个竖直的半径为R的光滑圆轨道,在离B距离为的A点,用水平恒力将质量为m的质点从静止开始推到B处后撤去恒力,然后沿半圆轨道运动到C处后,又正好落回到A点,求:(1)试推导小球在C点飞出时的速度表达式(用、、表示);(2)欲完成上述运动,当为何值时推力做的功最小?最小值为多少?(3)若水平恒力做的功与的关系如图所示,试求小球的质量和圆轨道半径。(取)
(18分) 如图所示,倾角为30°的光滑斜面的下端有一水平传送带,传送带正以6 m/s的速度运动,运动方向如图所示.一个质量为2 kg的物体(物体可以视为质点),从h="3.2" m高处由静止沿斜面下滑,物体经过A点时,不管是从斜面到传送带还是从传送带到斜面,都不计其动能损失.物体与传送带间的动摩擦因数为0.5,物体向左最多能滑到传送带左右两端AB的中点处,重力加速度g="10" m/s2, 则:(1)物体由静止沿斜面下滑到斜面末端需要多长时间? (2)传送带左右两端AB间的距离L至少为多少? (3)上述过程中物体与传送带组成的系统产生的摩擦热为多少? (4)物体随传送带向右运动,最后沿斜面上滑的最大高度h′为多少?
(16分) 如图所示,长度L="1" m、质量M="0.25" kg的木板放在光滑水平面上,质量m="2" kg的小物块(可视为质点)位于木板的左端,木板和物块间的动摩擦因数μ=0.1.现突然给木板一向左的初速度v0="2" m/s,同时对小物块施加一水平向右的恒定拉力F="10" N,经过一段时间后,物块与木板相对静止,此时撤去拉力F,取g="10" m/s2, 求:(1)物块最终停止在木板上的位置. (2)上述过程中拉力F做的功.
如图所示,半径为R,内径很小的光滑半圆管道竖直放置,质量为m的小球以某一速度进入管内,小球通过最高点P时,对管壁的压力为0.5mg. 求:(1)小球从管口飞出时的速率. (2)小球落地点到P点的水平距离.
如图所示,倾角为θ的斜面上只有AB段粗糙,其余部分都光滑,AB段长为3L.有若干个相同的小方块(每个小方块视为质点)沿斜面靠在一起,但不粘接,总长为L.将它们由静止释放,释放时下端距A为2L.当下端运动到A下面距A为L/2时物块运动的速度达到最大. (1)求物块与粗糙斜面的动摩擦因数; (2)求物块停止时的位置; (3)要使所有物块都能通过B点,由静止释放时物块下端距A点至少要多远?
如图为某种鱼饵自动投放器中的投饵管装置示意图,其下半部AB是一长为2R的竖直细管,上半部BC是半径为R的四分之一圆弧弯管,管口沿水平方向,AB管内有一原长为R.下端固定的轻质弹簧。投饵时,每次总将弹簧长度压缩到0.5R后锁定,在弹簧上端放置一粒鱼饵,解除锁定,弹簧可将鱼饵弹射出去。设质量为m的鱼饵到达管口C时,对管壁的作用力恰好为零。不计鱼饵在运动过程中的机械能损失,且锁定和解除锁定时,均不改变弹簧的弹性势能。已知重力加速度为g。 求: ⑴质量为m的鱼饵到达管口C时的速度大小v1; ⑵弹簧压缩到0.5R时的弹性势能Ep; ⑶已知地面与水面相距1.5R,若使该投饵管绕AB管的中轴线OO′在90º角的范围内来回缓慢转动,每次弹射时只放置一粒鱼饵,鱼饵的质量在2m/3到m之间变化,且均能落到水面。持续投放足够长时间后,鱼饵能够落到水面的最大面积S是多少?