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如图所示,长为L的不可伸长的绳子一端固定在O点,另一端系质量为m的小球,小球静止在光滑水平面上。现用大小为F水平恒力作用在另一质量为2m的物块上,使其从静止开始向右运动,一段时间后撤去该力,物块与小球发生正碰后速度变为原来的一半,小球恰好能在竖直平面内做圆周运动。已知重力加速度为g,小球和物体均可视为质点,试求:
(1)小物块碰撞前速度V0的大小;
(2)碰撞过程中系统损失的机械能;
(3)恒力F作用时间。
解:(1)小球恰好通过最高点作圆周运动,此时重力刚好提供向心力,设速度为V,有

得V=
设小球碰撞后速度为V1,其后在摆至最高点过程中,机械能守恒:
mV21=mV2 +mg·2L
代入V值可得V1=
碰撞过程中,物块和小球系统动量守恒,有
2mV0=mV1+2m
代入V1值可得V0=
(2)碰撞过程中系统损失的机械能ΔE=·2m·V02-·2m·-m
代入所求出的速度值可得ΔE=mgL
(3)小球在水平面运动的加速度
由速度公式得力F作用时间
练习册系列答案
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科目:高中物理 来源: 题型:

如图所示,长为L的轻杆一端固定一个质量为m的小球,另一端有光滑的固定轴O,现给球一初速度,使球和杆一起绕轴O在竖直平面内转动,不计空气阻力,则(  )

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(2005?潍坊模拟)如图所示,长为L的金属导线弯成一圆环,导线的两端接在电容为C的平行板电容器上,P、Q为电容器的两个极板,磁场垂直环面向里,磁感应强度以B=B0+Kt(K>0)随时间变化t=0时,P、Q两板电势不相等.两板间的距离远小于环的半径,经时间t电容器P板(  )

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有一种叫“飞椅”的游乐项目,示意图如图所示,长为L的钢绳一端系着质量为m座椅,另一端固定在半径为r的水平转盘边缘,转盘可绕穿过其中心的竖直轴转动.当转盘以角速度ω匀速转动时,钢绳与转轴在同一竖直平面内,与竖直方向的夹角为θ,不计钢绳的重力,求:
(1)座椅做匀速圆周运动的半径R=
r+Lsinθ
r+Lsinθ
.
(2)转盘转动的角速度ω与夹角θ的关系
(3)当转盘转动的角速度ω增大时,θ将
增大
增大
.(填:增大、减小、不变)

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科目:高中物理 来源: 题型:

如图所示,长为L的轻杆一端有一个小球,另一端有光滑的固定轴O.现在最低点给球一初速度2
gL
<v0<
4.5gL
,使球和杆一起绕O轴在竖直面内转动,不计空气阻力,用F表示球到达最高点时杆对小球的作用力,则F(  )

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如图所示,长为L的轻杆一端固定质量为m的小球,另一端有固定转轴O.现使小球在竖直平面内做圆周运动,P为圆周轨道的最高点,若小球通过圆周轨道最低点时的速度大小为
9
2
gL
,则以下判断正确的是(  )

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