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如图所示,水平轨道上,轻弹簧左端固定,自然状态时右端位于P点。现用一质量m=0.1kg的小物块 (视为质点)将弹簧压缩后释放,物块经过P点时的速度v0=18m/s,经过水平轨道右端Q点后恰好沿半圆轨道的切线进入竖直固定的圆轨道,最后滑上质量M=0.9kg的长木板(木板足够长,物块滑上去不会从木板上掉下来)。已知PQ间的距离l=1m,竖直半圆轨道光滑且半径R=1m,物块与水平轨道间的动摩擦因数??1=0.15,与木板间的动摩擦因数??2=0.2,木板与水平地面间的动摩擦因数??3=0.01,取g=10m/s2。

      (1)判断物块经过Q点后能否沿圆周轨道运动;

       (2)求木板滑行的最大距离x。

(1) 物块能沿圆周轨道运动;(2) x= 9.5m。


解析:

(1)物块在PQ上运动的加速度

a1=-??1g=-1.5m/s2  

进入圆周轨道时的速度为v

v2-v02=2a1l

得v2=v02+2a1l =321 m2/s2

(求物块进入圆周轨道时的速度也可用动能定理)

设物块刚离开Q点时,圆轨道对物块的压力为FN ,

根据牛顿定律,有

FN+mg=m

FN =m- mg=31.1N>0

故物块能沿圆周轨道运动

(2)物块滑上木板时的速度为v1

得v1=19m/s    

物块滑上木板时的加速度为a2

a2=-??2g=-2m/s2    

木板的加速度位a3

??2mg-??3(m+M)g=Ma3

=m/s2  

设物块滑上木板经过时间t二者共速,

v1+a2t=a3t

t=9s     

这时木板的位移

s1=a3t2=4.5m  

它们的共同速度

v2=a3t=1m/s  

物块和木板一起减速的加速度a4=-??3g=-0.1m/s2,

它们减速运动的位移s2==5m  

x=s1+s2=9.5m    

本题综合性较强,既涉及单各物体的多运动过程——物块的加速运动、匀减速运动、圆周运动、匀减速运动、匀减速运动,由涉及两个物体组成的连接体物体——物块冲上长木板后,物块减速、长木板加速,共速后一起减速直至停止。用到的知识点比较多:牛顿定律、运动学公式、圆周运动的向心力、动能定理、机械能守恒。是一道考查考生综合分析能力的好题。

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,水平轨道上轻弹簧左端固定,弹簧处于自然状态时,其右端位于P点,现用一质量m=0.1kg的小物块(可视为质点)将弹簧压缩后释放,物块经过P点时的速度v0=6m/s,经过水平轨道右端Q点后恰好沿半圆光滑轨道的切线进入竖直固定的圆轨道,最后物块经轨道最低点A抛出后落到B点,若物块与水平轨道间的动摩擦因数μ=0.15,s=4m,R=1m,A到B的竖直高度h=1.25m,取g=10m/s2.
(1)求物块到达Q点时的速度大小(保留根号).
(2)判断物块经过Q点后能否沿圆周轨道运动.简单说明理由.
(3)若物块从A水平抛出的水平位移大小为4m,求物块在A点时对圆轨道的压力.

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科目:高中物理 来源: 题型:

(2012?东至县模拟)如图所示,水平轨道上,轻弹簧左端固定,自然状态时右端位于P点.现用一质量m=0.1kg的小物块(视为质点)将弹簧压缩后释放,物块经过P点时的速度v0=18m/s,经过水平轨道右端Q点后恰好沿半圆轨道的切线进入竖直固定的圆轨道,最后滑上质量M=0.9kg的长木板(木板足够长,物块滑上去不会从木板上掉下来).已知PQ间的距离l=1m,竖直半圆轨道光滑且半径R=1m,物块与水平轨道间的动摩擦因数?1=0.15,与木板间的动摩擦因数?2=0.2,木板与水平地面间的动摩擦因数?3=0.01,取g=10m/s2.
(1)判断物块经过Q点后能否沿圆周轨道运动;
(2)求木板滑行的最大距离x.

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科目:高中物理 来源: 题型:

(2011?烟台模拟)如图所示,水平轨道上轻弹簧左端固定,弹簧处于自然状态时,其右端位于P点.现用一质量m=0.1kg的小物块 (可视为质点)将弹簧压缩后释放,物块经过P点时的速度v0=18m/s,经过水平轨道右端Q点后恰好沿半圆轨道的切线进入竖直固定的光滑圆轨道,最后物块经轨道最低点A抛出后落到B点,若物块与水平轨道间的动摩擦因数μ=0.15,R=lm,A到B的竖直高度h=1.25m,取g=10m/s2.
(1)求物块到达Q点时的速度大小(保留根号);
(2)判断物块经过Q点后能否沿圆周轨道运动;
(3)求物块水平抛出的位移大小.

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科目:高中物理 来源: 题型:

精英家教网如图所示,水平轨道上停放着一辆质量为5.0×102 kg的小车A,在A的右方L=8.0m处,另一辆小车B正以速度vB=4.0m/s的速度向右做匀速直线运动远离A车,为使A车能经过t=10.0s时间追上B车,立即给A车适当施加向右的水平推力使小车做匀变速直线运动,设小车A受到水平轨道的阻力是车重的0.1倍,试问:在此追及过程中,推力至少需要做多少功?取g=10m/s2)

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功?(g=10m/s2)

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