求:
(1)小球从O点的正上方某处A点水平抛出的初速度v0为多少?OA的距离为多少? (2)小球在圆管中运动时对圆管的压力是多少? (3)小球在CD斜面上运动的最大位移是多少? 【答案】(1)2m/s , 0.6m ;(2)52N ;(3)2m 4
(2)在B点据平抛运动的速度规律有:vB?v0=22m/s °sin45小球在管中的受力分析为三个力:由于重力与外加的力F平衡,故小球所受的合力仅为管的外轨对它的压
2vB?52N 力,得小球在管中做匀速圆周运动,由圆周运动的规律得细管对小球的作用力为:FN?mr??FN?52N 根据牛顿第三定律得小球对细管的压力为:FN(3)在CD上滑行到最高点过程,根据牛顿第二定律得:mgsin45+?mgcos45=ma 解得:a=gsin45+?gcos45?82m/s
2vB2?m根据速度位移关系公式,有:x?2a4°°°°2
[来源学科.]【名师点睛】物体经历多运动过程,转折点的瞬时速度时联系的桥梁,平抛运动和圆周运动的规律应用要结合几何关系。
15.(15分)如图所示,以A、B和C、D为端点的半径为R=0.6m的两半圆形光滑绝缘轨道固定于竖直平面内,B端、C端与光滑绝缘水平地面平滑连接.A端、D端之间放一绝缘水平传送带.传送带下方B、C
之间的区域存在水平向右的匀强电场,场强E=5×105V/m.当传送带以6m/s的速度沿图示方向匀速运动时,现将质量为m=4×10-3kg,带电量q=+1×10-8C的物块从传送带的右端由静止放上传送带.小物块运动第一次到A时刚好能沿半圆轨道滑下.不计小物块大小及传送带与半圆轨道间的距离,g取10m/s2,已知A、D端之间的距离为1.2m.求:
(1)物块与传送带间的动摩擦因素;
(2)物块第1次经CD半圆形轨道到达D点时速度;
(3)物块第几次经CD半圆形轨道到达D点时的速度达到最大,最大速度为多大.
【答案】(1) μ=0.25 (2)vD1=3m/s (3)第5次到达D点时的速度达到最大,最大速度为39m/s.
(2)小物块从D出发,第一次回到D的过程,由动能定理得:联立以上各式并代入数据解得:vD1?3m/s
(3)设第n次到达D点时的速度等于传送带的速度,由动能定理得:联立以上各式并代入数据解得:n=4
[来源学+科+]12mvD1??mgL?qEL 212mv0?n?mgL?nqEL 2
由于n=4为整数,说明小物块第4次到达D点时的速度刚好等于传送带的速度,则小物块将同传送带一起匀速到A点,再次回到D点的速度为vD,由动能定理得:带入数据解得:vD?39m/s>v0
小物块第5次到达D点后,将沿传送带做减速运动,设在传送带上前进距离S后与传送带速度相等,由动能定理得
1212mv0?mvD???mgL 221212mv0?mvD???mgS 22联立以上各式并代入数据解得:S=0.6m
从以上计算可知,小物块第5次到达D点后,沿传送带做减速到传送带中点以后即同传送带一起匀速到A点,以后的运动将重复上述的过程,因此小物块第5次到达D点速度最大,最大速度为vD=39m/s.
【名师点睛】题关键是根据动能定理多次全程列式,涉及到牛顿第二定律、向心力公式、动能定理, 16.(15分)如图所示,A、B是水平传送带的两个端点,起初以v0?1m/s的速度顺时针运转,今将一小
2物块(可视为质点)无初速度地轻放在A处,同时传送带以a0?1m/s的加速度加速运转,物体和传送带
间的动摩擦因数为0.2,水平桌面右侧有一竖直放置的光滑轨道CPN,其形状为半径R=0.8m的圆环剪去了左上角135°的圆弧,PN为其竖直直径,C点与B点的竖直距离为R,物体离开传送带后由C点恰好无碰撞落入轨道,g?10m/s,求:
2
(1)物块由A端运动到B端所经历的时间。 (2)AC间的水平距离;
(3)判断物体能否沿圆轨道到达N点。 【答案】(1)7m(2)8.6m(3)不能
物体刚放上传送带时,由牛顿第二定律有:?mg?ma 得:a?2m/s2
物体历时t1后与传送带共速,则有:at1?v0?a0t1,,t1?1s,得:v1?2m/s?4m/s
故物体此时速度还没有达到vB,且此后的过程中由于a0??g,物体将和传送带以共同的加速度运动,设又历时t2到达B点
vB?v1?a0t2,得:t2?2s
所以从A运动倒B的时间为:t?t1?t2?3s AB间的距离为:s?1212at1?at1t2?a0t2?7m 22(2)从B到C的水平距离为:sBC?vBt3?2R?1.6m
所以A到C的水平距离为:sAC?s?sBC?8.6m
2vN(3)物体能到达N点的速度要求:mg?m
R解得:vN=gR?8m/s
mvC?mgR(1?对于小物块从C到N点,设能够到达N位置且速度为v′N,由机械能守恒得:
解得:v?N?4.8m/s?vN 故物体不能到达N点.
12221)??mv?2N 22【名师点睛】解决此题的关键是抓住过程分析及各过程之间的联系,分过程依次解决,对于在传送到上的运动又要讨论各种情况,比较复杂;对于圆周运动问题逐一分析向心力来源.有一定难度.
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