Question

【題目】某工地某一傳輸工件的裝置可簡化為如圖所示的情形，AB為一段足夠長的曲線軌道，BC為一段足夠長的水平軌道，CD為一段圓弧軌道，圓弧半徑r=1m，三段軌道均光滑。一長為L=2m、質量為M=1kg的平板小車最初停在BC軌道的最左端，小車上表面剛好與AB軌道相切，且與CD軌道最低點處于同一水平面。一可視為質點、質量為m=2kg的工件從距AB軌道最低點h高處沿軌道自由滑下，滑上小車后帶動小車也向右運動，小車與CD軌道左端碰撞(碰撞時間極短)后即被粘在C處。工件只有從CD軌道最高點飛出，才能被站在臺面DE上的工人接住。工件與小車的動摩擦因數為μ=0.5，取g=10m/s2，

(1)若h=2.8m，則工件滑到圓弧底端B點時對軌道的壓力為多大？

(2)要使工件能被站在臺面DE上的工人接住，求h的取值范圍.

【答案】（1）（2）

【解析】(1)工件從起點滑到圓弧軌道底端B點,設到B點時的速度為vB，根據動能定理：

工件做圓周運動，在B點，由牛頓第二定律得：

由①②兩式可解得：N=40N

由牛頓第三定律知,工件滑到圓弧底端B點時對軌道的壓力為N′=N=40N

(2)①由于BC軌道足夠長,要使工件能到達CD軌道,工件與小車必須能達共速,設工件剛滑上小車時的速度為v0,工件與小車達共速時的速度為v1，假設工件到達小車最右端才與其共速，規(guī)定向右為正方向，則對于工件與小車組成的系統(tǒng)，由動量守恒定律得：

mv0=(m+M)v1

由能量守恒定律得：

對于工件從AB軌道滑下的過程，由機械能守恒定律得：

代入數據解得：h1=3m.

②要使工件能從CD軌道最高點飛出,h1=3m為其從AB軌道滑下的最大高度,設其最小高度為h′,剛滑上小車的速度為v′0,與小車達共速時的速度為v′1,剛滑上CD軌道的速度為v′2，規(guī)定向右為正方向，由動量守恒定律得：

mv′0=(m+M)v′1…⑥

由能量守恒定律得：

工件恰好滑到CD軌道最高點，由機械能守恒定律得：

工件在AB軌道滑動的過程，由機械能守恒定律得：

聯(lián)立。⑥⑦⑧⑨,代入數據解得：h′=m

綜上所述,要使工件能到達CD軌道最高點,應使h滿足：m<h3m.

【名師點睛】（1）工件在光滑圓弧上下滑的過程，運用機械能守恒定律或動能定理求出工件滑到圓弧底端B點時的速度．在B點，由合力提供向心力，由牛頓第二定律求出軌道對工件的支持力，從而得到工件對軌道的壓力．

（2）由于BC軌道足夠長，要使工件能到達CD軌道，工件與小車必須能達共速，根據動量守恒定律、能量守恒定律求出滑上小車的初速度大小，根據機械能守恒求出下滑的高度h=3m，要工件能從CD軌道最高點飛出，h=3m為其從AB軌道滑下的最大高度，結合動量守恒定律和能量守恒定律、機械能守恒定律求出最小高度，從而得出高度的范圍．

【題型】解答題
【結束】
13

【題目】下列說法中正確的是_____。

A．雨水不能透過布雨傘是因為液體表面存在張力

B．分子間的距離r增大，分子間的作用力做負功，分子勢能增大

C．懸浮在液體中的微粒越大，在某一時間撞擊它的液體分子數越多，布朗運動越明顯

D．溫度升高，分子熱運動的平均動能增大，但并非每個分子的速率都增大

E．熱量可以從低溫物體傳到高溫物體

Answer 1

【答案】ADE

【解析】由于液體表面存在張力，故雨水不能透過布雨傘，故A正確；當分子間距離小于平衡距離時，隨分子距離的增大，分子力做正功，分子勢能減少，當分子間距離大于平衡距離時，隨分子距離的增大，分子力做負功，分子勢能增加，故B錯誤；懸浮在液體中的微粒越大，在某一瞬間無規(guī)則撞擊它的液體分子數越多，抵消越多，布朗運動越不明顯，故C錯誤；溫度是分子平均動能的標志，溫度升高分子的平均動能增大，分子熱運動加劇，但個別分子的速率可能還會減小，故D正確；熱量可以從低溫物體傳到高溫物體，但要引起其它變化，故E正確．故選ADE．