【題目】(10分)如圖所示,質(zhì)量為m的小球,由長(zhǎng)為的細(xì)線系住,線能承受的最大拉力是9mg,細(xì)線的另一端固定在A點(diǎn),AB是過(guò)A的豎直線,EAB上的一點(diǎn),且AE=0.5,過(guò)E作水平線EF,在EF上釘鐵釘D,現(xiàn)將小球拉直水平,然后由靜止釋放,小球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,不計(jì)細(xì)線與釘子碰撞時(shí)的能量損失,不考慮小球與細(xì)線間的碰撞.

(1)若釘鐵釘位置在E點(diǎn),求細(xì)線與釘子碰撞前后瞬間,細(xì)線的拉力分別是多少?

(2)若小球能繞釘子在豎直面內(nèi)做完整的圓周運(yùn)動(dòng),求釘子位置在水平線EF上距E點(diǎn)距離的取值。

【答案】(1),(2) ≤x

【解析】

試題分析:(1)小球釋放后沿圓周運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能守恒,設(shè)運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)速度為v,由機(jī)械能守恒定律得,碰釘子瞬間前后小球運(yùn)動(dòng)的速率不變,碰釘子前瞬間圓周運(yùn)動(dòng)半徑為l,碰釘子前瞬間線的拉力為F1,碰釘子后瞬間圓周運(yùn)動(dòng)半徑為l/2,碰釘子后瞬間線的拉力為F2,由圓周運(yùn)動(dòng)、牛頓第二定律得:,

(2)設(shè)在D點(diǎn)繩剛好承受最大拉力,記DE=x1,則:AD=

懸線碰到釘子后,繞釘做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為:r1=lAD= l

當(dāng)小球落到D點(diǎn)正下方時(shí),繩受到的最大拉力為F,此時(shí)小球的速度v1,由牛頓第二定律有:Fmg=結(jié)合F≤9mg

由機(jī)械能守恒定律得:mg (+r1)= mv12

由上式聯(lián)立解得:x1

隨著x的減小,即釘子左移,繞釘子做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑越來(lái)越大.轉(zhuǎn)至最高點(diǎn)的臨界速度也越來(lái)越大,但根據(jù)機(jī)械能守恒定律,半徑r越大,轉(zhuǎn)至最高點(diǎn)的瞬時(shí)速度越小,當(dāng)這個(gè)瞬時(shí)速度小于臨界速度時(shí),小球就不能到達(dá)圓的最高點(diǎn)了.

設(shè)釘子在G點(diǎn)小球剛能繞釘做圓周運(yùn)動(dòng)到達(dá)圓的最高點(diǎn),設(shè)EG=x2

則:AG= r2=lAG= l在最高點(diǎn):mg

由機(jī)械能守恒定律得:mg (r2)= mv22聯(lián)立得:x2

釘子位置在水平線EF上距E點(diǎn)距離的取值范圍是: ≤x

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示,某超市兩輛相同的手推購(gòu)物車(chē)質(zhì)量均為m、相距為L沿直線排列,靜置于水平地面上。為了節(jié)省收納空間,工人給第一輛車(chē)一個(gè)瞬間的水平推力使其運(yùn)動(dòng),并與第二輛車(chē)相碰,且在極短時(shí)間內(nèi)相互嵌套結(jié)為一體,以共同的速度運(yùn)動(dòng)了距離,恰好?吭趬。若車(chē)運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的摩擦力恒為車(chē)重的k倍,忽略空氣阻力,重力加速度為g。求:

(1)購(gòu)物車(chē)碰撞過(guò)程中系統(tǒng)損失的機(jī)械能;

(2)工人給第一輛購(gòu)物車(chē)的水平?jīng)_量大小。

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】關(guān)于質(zhì)點(diǎn),下列說(shuō)法正確的是(

A. 只有體積很小的物體才能看作質(zhì)點(diǎn)

B. 在太空中進(jìn)行飛船對(duì)接的宇航員觀察該飛船,可把飛船看作質(zhì)點(diǎn)

C. 質(zhì)點(diǎn)是一個(gè)理想化的模型,實(shí)際中是可能存在的

D. 從地球上的控制中心跟蹤觀察在太空中飛行的宇宙飛船,可把飛船看作質(zhì)點(diǎn)

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示,斜面體置于粗糙水平面上,斜面光滑.小球被輕質(zhì)細(xì)線系住放在斜面上,細(xì)線另一端跨過(guò)光滑定滑輪,用力拉細(xì)線使小球沿斜面緩慢下移一段距離,斜面體始終靜止.移動(dòng)過(guò)程中( 。

A. 細(xì)線對(duì)小球的拉力變大

B. 斜面對(duì)小球的支持力變大

C. 斜面體對(duì)地面的壓力變大

D. 地面對(duì)斜面體的摩擦力變大

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】物理學(xué)中引入了質(zhì)點(diǎn)”、“點(diǎn)電荷的概念,從科學(xué)方法上來(lái)說(shuō)屬于( 。

A. 控制變量法

B. 類比

C. 理想化模型

D. 等效替代

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一個(gè)原來(lái)靜止的碳14原子核,它放射出的粒子與反沖核的徑跡是兩個(gè)內(nèi)切的圓,兩圓的直徑之比為71,如圖所示,那么碳14的衰變方程為

A. B.

C. D.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】某物體運(yùn)動(dòng)的圖象如圖所示,則下列說(shuō)法正確的是(

A. 物體在第1s末運(yùn)動(dòng)方向發(fā)生改變

B. 物體在第2s內(nèi)和第3s內(nèi)的加速度是相同的

C. 物體在第4s末返回出發(fā)點(diǎn)

D. 物體在第5s末離出發(fā)點(diǎn)最遠(yuǎn),且最大位移為0.5m

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】某實(shí)驗(yàn)小組要探究動(dòng)能定理,選取的實(shí)驗(yàn)裝置如下圖所示.

(1)實(shí)驗(yàn)時(shí),在沒(méi)有連接橡皮筋前,將木板的左端用小木塊墊起,使木板傾斜合適的角度,平衡摩擦力,這樣做的目的是______________________

(2)實(shí)驗(yàn)的主要步驟如下

①使小車(chē)在一條橡皮筋的作用下由某位置靜止彈出,沿木板滑行,這時(shí)橡皮筋對(duì)小車(chē)做的功為W

②再用完全相同的2條、3條……橡皮筋作用于小車(chē),每次由靜止在_______(填“相同”或“不同”)位置釋放小車(chē),使橡皮筋對(duì)小車(chē)做的功分別為2W、3W、……

③分析打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶,分別求出小車(chē)每次獲得的最大速度v1、v2v3……

④作出W-v圖象,則下列符合實(shí)際的圖象是__________(填字母序號(hào))

(3)若該實(shí)驗(yàn)小組實(shí)驗(yàn)時(shí)遺忘了平衡摩擦力,也完成了整個(gè)實(shí)驗(yàn),那么當(dāng)小車(chē)速度最大時(shí),橡皮筋處于__________狀態(tài)(填“伸長(zhǎng)”或“原長(zhǎng)”).

(4)該實(shí)驗(yàn)小組將橡皮筋的兩端固定在桌子的右側(cè)邊上的,小車(chē)用細(xì)線與橡皮筋的中點(diǎn)相連,開(kāi)始時(shí),橡皮筋剛好伸直,將小車(chē)向左移動(dòng)距離s(已知)后由靜止釋放,測(cè)出橡皮筋到原長(zhǎng)時(shí)小車(chē)的v,依次增加橡皮筋的根數(shù),保持s不變,重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)步驟,以橡皮筋對(duì)小車(chē)做功w為縱坐標(biāo),以v2為橫坐標(biāo),得到一根直線,根據(jù)直線與縱軸的截距與斜率,___________(填“能”或“不能”)求出小車(chē)與水平桌面之間的動(dòng)摩擦因數(shù).

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示,兩個(gè)豎直圓弧軌道固定在同一水平地面上,半徑R相同,左側(cè)軌道由金屬凹槽制成,右側(cè)軌道由金屬圓管制成,且均可視為光滑.在兩軌道右側(cè)的正上方分別將金屬小球AB由靜止釋放,小球距離地面的高度分別為hAhB,下列說(shuō)法正確的是( 。

A. 若使小球A沿軌道運(yùn)動(dòng)并且從最高點(diǎn)飛出,釋放的最小高度為

B. 若使小球B沿軌道運(yùn)動(dòng)并且從最高點(diǎn)飛出,釋放的最小高度為

C. 適當(dāng)調(diào)整hA,可使A球從軌道最高點(diǎn)飛出后,恰好落在軌道右端口處

D. 適當(dāng)調(diào)整hB,可使B球從軌道最高點(diǎn)飛出后,恰好落在軌道右端口處

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