光滑水平面与一半径为R=2.5 m的竖直光滑圆轨道平滑连接,如图所示,物体可以由圆轨道底端阀门(图中未画出)进入圆轨道,水平轨道上有一轻质弹簧,其左端固定在墙壁上,右端与质量为m=0.5 kg的小球A接触但不相连,今向左推小球A压缩弹簧至某一位置后,由静止释放小球A,测得小球A到达圆轨道最高点时对轨道的压力大小为FN=10 N,g=10 m/s2.
(1)求弹簧的弹性势能Ep;
(2)若弹簧的弹性势能Ep=25 J,小球进入圆轨道后阀门关闭,通过计算说明小球会不会脱离圆轨道.若脱离,求在轨道上何处脱离(可用三角函数表示),若不能脱离,求小球对轨道的最大与最小压力的差ΔF.
如图所示,一质量为m=2 kg的滑块从半径为R=0.2 m的光滑四分之一圆弧轨道的顶端A处由静止滑下,A点和圆弧对应的圆心O点等高,圆弧的底端B与水平传送带平滑相接.已知传送带匀速运行的速度为v0=4 m/s,B点到传送带右端C点的距离为L=2 m.当滑块滑到传送带的右端C时,其速度恰好与传送带的速度相同.(g=10 m/s2),求:
(1)滑块到达底端B时对轨道的压力;
(2)滑块与传送带间的动摩擦因数μ;
(3)此过程中,由于滑块与传送带之间的摩擦而产生的热量Q.
质量为m的小球悬挂于O点,悬线长为l,如图建立平面直角坐标系xOy,y轴沿悬线竖直向下。现将小球拉到(l,0)点后无初速释放,不计空气阻力和钉子的直径,试计算:
(1)如果在(0,l)点钉一枚钉子可以挡住细线,那么细线刚碰到钉子后对小球的拉力是多大?
(2)如果将钉子钉在y=的水平虚线上某位置,要求细线碰到钉子后能够绕钉子做圆周运动通过最高点,那么钉子所钉的位置的横坐标x应该满足什么条件?
如图所示,半径为r=0.4m的1/4圆形光滑轨道AB固定于竖直平面内,轨道与粗糙的水平地面相切于B点,CDE为固定于竖直平面内的一段内壁光滑的中空方形细管,DE段被弯成以O为圆心、半径R=0.2m的一小段圆弧,管的C端弯成与地面平滑相接,O点位于地面,OE连线竖直.可视为质点的物块b,从A点由静止开始沿轨道下滑,经地面进入细管(b横截面略小于管中空部分的横截面),b滑到E点时受到细管下壁的支持力大小等于所受重力的1/2.已知物块b的质量m = 0.4kg,g取10m/s2.
(1)求物块b滑过E点时的速度大小vE.
(2)求物块b滑过地面BC过程中克服摩擦力做的功Wf.
(3)若将物块b静止放在B点,让另一可视为质点的物块a,从A点由静止开始沿轨道下滑,滑到B点时与b发生弹性正碰,已知a的质量M≥m,求物块b滑过E点后在地面的首次落点到O点的距离范围.
如图所示,光滑水平轨道与半径为R的光滑竖直半圆轨道在B点平滑连接。在过圆心O的水平界面的下方分布有水平向右的匀强电场。现有一个质量为m、电量为+q的小球从水平轨道上的A点由静止释放,小球运动到C点离开圆轨道后,经界面MN上的P点进入电场(P点恰好在A点的正上方,小球可视为质点,小球运动到C之前电量保持不变,经过C点后电量立即变为零)。已知A、B间的距离为2R,重力加速度为g。在上述运动过程中,
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如图所示,滑块的质量m1="0.1" kg,用长为L的细线悬挂质量为m2="0.1" kg的小球,小球可视为质点,滑块与水平地面间及滑块与传送带间的动摩擦因数均为μ=0.2,滑块到小球及小球到传送带的距离均为s="2" m,传送带以v=4m/s的恒定速度匀速逆时针转动,传送带足够长。开始时,滑块以速度v0="8" m/s沿水平方向向右运动,并与小球发生弹性正碰,碰后小球能在竖直平面内做完整的圆周运动。问:
(1)细线长度L应该满足什么条件?
(2)若碰撞后小球恰能在竖直平面内完成完整的圆周运动并再次与滑块弹性正碰,则滑块与小球第一次碰撞后瞬间,悬线对小球的拉力多大?
(3)滑块从滑上传送带到从传送带上滑下,一共产生多少热量?(重力加速度g=10m/s2)
如图甲所示,倾斜光滑直轨道AB和一直径d=0.4m的光滑圆轨道BCD平滑连接,AB和BCD相切于B点,CD连线是圆轨道竖直方向的直径(C、D两点分别为圆轨道的最低点和最高点),且∠BOC=θ=37°。一质量m=0.1kg的小滑块(可视为质点)从轨道AB上高H处的某点由静止滑下。已知sin37°=0.6,cos37°=0.8。
(1)若小滑块刚好能通过圆轨道最高点D点,求此时的高度H;
(2)若用力传感器测出滑块经过圆轨道最高点D时对轨道的压力为F,请在如图乙中绘制出压力F与高度H的关系图象;
(3)通过计算判断是否存在某个H值,使得滑块经过最高点D后能直接落到直轨道AB上与圆心等高的点。
如图所示,光滑绝缘的圆形轨道BCDG位于竖直平面内,轨道半径为R,下端与水平绝缘轨道在B点平滑连接,整个轨道处在水平向左的匀强电场中.现有一质量为m、带正电的小滑块(可视为质点)置于水平轨道上,滑块受到的电场力大小为mg,滑块与水平轨道间的动摩擦因数为0.5,重力加速度为g.求:
(1)若滑块从水平轨道上距离B点为s=3R的A点由静止释放,求滑块到达与圆心O等高的C点时的速度大小;
(2)在(1)的情况下,求滑块到达C点时对轨道的作用力大小;
(3)改变s的大小,使滑块恰好始终沿轨道滑行,且从G点飞出轨道,求滑块在圆轨道上滑行过程中的最小速度大小.
如图所示,竖直平面内,一带正电的小球,系于长为L的不可伸长的轻线一端,线的另一端固定为O点,它们处在匀强电场中,电场的方向水平向右,场强的大小为E.已知电场对小球的作用力的大小等于小球的重力.现先把小球拉到图中的P1处,使轻线伸直,并与场强方向平行,然后由静止释放小球.已知小球在经过最低点的瞬间,因受线的拉力作用,其速度的竖直分量突变为零,水平分量没有变化,(不计空气阻力)则小球到达与P1点等高的P2点时线上张力T为多少( )
A.mg | B.3mg | C.4mg | D.5mg |
一弹簧秤的秤盘A的质量m=1.5kg,盘上放一物体B,B的质量为M=10.5kg,弹簧本身质量不计,其劲度系数k=800N/m,系统静止时如图所示。现给B一个竖直向上的力F使它从静止开始向上做匀加速运动,已知在头0.20s内,F是变力,以后F是恒力,求F的最大值和最小值。(g取10m/s2)
如图所示,半径R=0.4 m的光滑圆弧轨道BC固定在竖直平面内,轨道的上端点B和圆心O的连线与水平方向的夹角θ=30°,下端点C为轨道的最低点且与粗糙水平面相切,一根轻质弹簧的右端固定在竖直挡板上.质量m=0.1 kg的小物块(可视为质点)从空中A点以v0=2 m/s的速度被水平抛出,恰好从B点沿轨道切线方向进入轨道,经过C点后沿水平面向右运动至D点时,弹簧被压缩至最短,C、D两点间的水平距离L=1.2 m,小物块与水平面间的动摩擦因数μ=0.5,g取10 m/s2.求:
(1)小物块经过圆弧轨道上B点时速度vB的大小;
(2)小物块经过圆弧轨道上C点时对轨道的压力大小;
(3)弹簧的弹性势能的最大值Epm.
如图甲是一个单摆振动的情形,O是它的平衡位置,B、C是摆球所能到达的最远位置.设摆球向右运动为正方向.图乙是这个单摆的振动图象.根据图象回答:
(1)单摆振动的频率是多大?
(2)开始时刻摆球在何位置?
(3)若当地的重力加速度为10 m/s2,这个摆的摆长是多少?
如图,BC为半径等于R=竖直放置的光滑细圆管,O为细圆管的圆心,BO与竖直线的夹角为45°;在圆管的末端C连接一光滑水平面,水平面上一质量为M=1.5kg的木块与一轻质弹簧拴接,轻弹簧的另一端固定于竖直墙壁上.现有一质量为m=0.5kg的小球从O点正上方某处A点以v0水平抛出,恰好能垂直OB从B点进入细圆管,小球从进入圆管开始即受到始终竖直向上的力F=5N的作用,当小球运动到圆管的末端C时作用力F立即消失.小球过后与木块发生完全非弹性碰撞(g=10m/s2).求:
(1)小球在A点水平抛出的初速度v0;
(2)在圆管运动中圆管对小球的支持力N;
(3)弹簧的最大弹性势能EP.
一列士兵的队伍长120m,正以某一速度做匀速直线运动,因有紧急情况需要通知排头士兵,一名通讯员以不变的速率跑步从队尾赶到队头,又从队头返回队尾,在此过程中队伍前进了288m,求通讯员在这段往返时间内共走了多少m?
如图(a)所示,木板OA可绕轴O在竖直平面内转动,某研究小组利用此装置探索物块在方向始终平行于斜面、大小为F=8N的力作用下加速度与斜面倾角的关系。已知物块的质量m=1kg,通过DIS实验,得到如图(b)所示的加速度与斜面倾角的关系图线。若物块与木板间的动摩擦因数为0.2,假定物块与木板间的最大静摩擦力始终等于滑动摩擦力,g取10m/s2。试问:
(1)图(b)中图线与纵坐标交点ao多大?
(2)图(b)中图线与θ轴交点坐标分别为θ1和θ2,木板处于该两个角度时的摩擦力指向何方?说明在斜面倾角处于θ1和θ2之间时物块的运动状态。
(3)θ1为多大?
(4)如果木板长L=2m,倾角为37°,物块在F的作用下由O点开始运动,为保证物块不冲出木板顶端,力F最多作用多长时间?(取sin37°=0.6,cos37°=0.8)