如图所示,一个半径
的半球形的碗固定在水平桌面上,碗口水平,
点为球心,碗的内表面及碗口光滑,碗口旁边有一个固定的光滑定滑轮,一根不可伸长的不计质量的细绳跨在碗口及光滑定滑轮上,绳的两端分别系有可视为质点的金属小球
和
,
,
。开始时
恰在碗口水平直径右端
处,
静止于绳的另一端,距滑轮足够远。当
由静止释放运动到圆心
的正下方
点时细绳突然断开,不计细绳断开瞬间的能量损失,
取
, (计算结果取两位有效数字)求:
(1)释放小球
的瞬间,小球
的加速度大小;
(2)细绳断开后,小球
沿碗的内侧上升的最大高度;
(3)若细绳断开瞬间,在碗内加一有界磁场,磁场在
两虚线内,磁感应强度方向垂直纸面向里,
,则最终小球
运动过
点时对碗底的压力大小。
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(1)释放小球
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(2)细绳断开后,小球
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(3)若细绳断开瞬间,在碗内加一有界磁场,磁场在
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更新时间:2021-03-11 23:00:23
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相似题推荐
解答题
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较难
(0.4)
解题方法
【推荐1】如图所示,在无限长的竖直边界
和
间有匀强电场,同时该区域上、下部分分别有方向垂直于
平面向内和向外的匀强磁场,磁感应强度大小分别为
和
,
为上下磁场的水平分界线,在
和
边界上,距
高
处分别有
、
两点,
和
间距为
,质量为
,带电荷量为
的小球(可视为质点)从
点垂直于
边界射入该区域,在两边界之间做匀速圆周运动,重力加速度为
。
(1)求电场强度的大小和方向;
(2)要使粒子不从
边界飞出,求粒子入射速度的最小值;
(3)若粒子能经过
点从
边界飞出,求粒子入射速度的所有可能值。
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(1)求电场强度的大小和方向;
(2)要使粒子不从
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(3)若粒子能经过
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较难
(0.4)
【推荐2】某课外兴趣小组想设计一游戏装置,其目的是让均质木板Q获得一定的速度,“穿越”水平面上长度为
的粗糙区域CD(其余部分均光滑),并获得一定的动能。如图所示,半径
的光滑圆轨道P固定于水平地面上,轨道末端水平且与木板Q等高。木板Q左端与轨道P的右端接触(不粘连),木板Q右端离C点足够远。将滑块在轨道P上从离轨道底端高
处由静止释放,并冲上木板Q。若两者最终不能相对静止,则游戏失败;若两者能相对静止,当两者相对静止时,立即取下滑块(不改变木板Q的速度)。木板Q的右端运动到C点时,对木板施加水平向右、大小为
的恒力F。已知木板Q长度
,质量
。木板Q与CD部分间的动摩擦因数为
,滑块与木板Q上表面的动摩擦因数为
。现有三种不同质量的滑块(可视为质点)甲、乙、丙,质量分别为
,
,
,不计空气阻力的影响。求:
(1)若释放的是滑块乙,该滑块对轨道P的压力最大值;
(2)若释放的是滑块乙,该滑块在木板Q上相对木板运动的距离;
(3)若要使游戏成功,且木板Q的左端通过D点时木板Q的动能最大,应选择哪块滑块?最大动能是多少?
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(1)若释放的是滑块乙,该滑块对轨道P的压力最大值;
(2)若释放的是滑块乙,该滑块在木板Q上相对木板运动的距离;
(3)若要使游戏成功,且木板Q的左端通过D点时木板Q的动能最大,应选择哪块滑块?最大动能是多少?
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(0.4)
名校
【推荐3】如图所示,一弹射游戏装置由安装在水平台面上的固定弹射器、竖直圆轨道(在最低点E分别与水平轨道EO和EA相连)、高度h可调的斜轨道AB组成。游戏时滑块从O点弹出,经过圆轨道并滑上斜轨道。全程不脱离轨道且恰好停在B端则视为游戏成功。已知圆轨道半径r=0.1m,OE长L1=0.2m,AC长L2=0.4m,圆轨道和AE光滑,滑块与AB、OE之间的动摩擦因数μ=0.5。滑块质量m=2g且可视为质点,弹射时从静止释放且弹簧的弹性势能完全转化为滑块动能。忽略空气阻力,各部分平滑连接。求:
(1)滑块恰好能过圆轨道最高点F时的速度vF大小;
(2)当h=0.1m且游戏成功时,弹簧的弹性势能Ep0;
(3)当h=0.1m且游戏成功时,滑块经过E点对圆轨道的压力;
(4)要使滑块能在圆轨道上完成圆周运动,弹簧的弹性势能Ep的最小值;
(5)当滑块滑上斜面后,要使滑块最终能停在斜面上,斜面高度h的最大值;
(6)要使游戏成功,弹簧的弹性势能Ep与高度h之间满足的关系。
(1)滑块恰好能过圆轨道最高点F时的速度vF大小;
(2)当h=0.1m且游戏成功时,弹簧的弹性势能Ep0;
(3)当h=0.1m且游戏成功时,滑块经过E点对圆轨道的压力;
(4)要使滑块能在圆轨道上完成圆周运动,弹簧的弹性势能Ep的最小值;
(5)当滑块滑上斜面后,要使滑块最终能停在斜面上,斜面高度h的最大值;
(6)要使游戏成功,弹簧的弹性势能Ep与高度h之间满足的关系。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2024/3/2/01389fb6-17a0-4dd2-8137-bdb542eb6ee4.png?resizew=310)
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(0.4)
真题
名校
【推荐1】打桩机是基建常用工具。某种简易打桩机模型如图所示,重物A、B和C通过不可伸长的轻质长绳跨过两个光滑的等高小定滑轮连接,C与滑轮等高(图中实线位置)时,C到两定滑轮的距离均为L。重物A和B的质量均为m,系统可以在如图虚线位置保持静止,此时连接C的绳与水平方向的夹角为60°。某次打桩时,用外力将C拉到图中实线位置,然后由静止释放。设C的下落速度为
时,与正下方质量为2m的静止桩D正碰,碰撞时间极短,碰撞后C的速度为零,D竖直向下运动
距离后静止(不考虑C、D再次相碰)。A、B、C、D均可视为质点。
(1)求C的质量;
(2)若D在运动过程中受到的阻力F可视为恒力,求F的大小;
(3)撤掉桩D,将C再次拉到图中实线位置,然后由静止释放,求A、B、C的总动能最大时C的动能。
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/17817c76785794727a5e1806a87c7d13.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/e0ad9d82ee8be3a2f310452213a44469.png)
(1)求C的质量;
(2)若D在运动过程中受到的阻力F可视为恒力,求F的大小;
(3)撤掉桩D,将C再次拉到图中实线位置,然后由静止释放,求A、B、C的总动能最大时C的动能。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/6/27/09288558-fb82-4782-a74e-96ad7aa072ef.png?resizew=235)
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较难
(0.4)
名校
【推荐2】有一个固定的光滑直杆与水平面的夹角为53°,杆上套着一个质量为m=3 kg的滑块(可视为质点)。用不可伸长的轻细绳将滑块m与另一个质量为M=4kg的物块通过光滑的定滑轮相连接,足够长细绳因悬挂M而绷紧,此时滑轮左侧细绳恰好水平,其左侧长度L=
;P点与滑轮的连线同直杆垂直(如图所示)。现将滑块m从图中O点由静止释放(整个运动过程中M不会触地,g取10 m/s2)。求:
(1)滑块m滑至P点时,M和m的速度大小分别是多少;
(2)m下降的最大高度是多少。
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/2482bf129c20b4124b0fae6643b2c4d4.png)
(1)滑块m滑至P点时,M和m的速度大小分别是多少;
(2)m下降的最大高度是多少。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2021/9/3/2800271731048448/2800959763259392/STEM/10d4c4de-739c-411d-bf57-22235357e060.png?resizew=215)
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较难
(0.4)
名校
【推荐3】如图,水平光滑杆CP上套有一个质量为m=1kg的小物块A(可视作质点),细线跨过O点的轻质小定滑轮一端连接物块A,另一端悬挂质量为mB=2kg的小物块B,C点为O点正下方杆的右端点,定滑轮到杆的距离OC=h=0.4m。开始时AO与水平方向的夹角为30°,A和B静止,杆的右下方水平地面上有一倾角为θ=37°固定斜面,斜面上有一质量为M=1kg的极薄木板DE(厚度忽略),开始时木板锁定,木板下表面及物块A与斜面间动摩擦因数均为μ1=0.5,木板上表面的DF部分光滑(DF长为L1=0.53m),FE部分与物块A间的动摩擦因数为μ2=
,木板端点E距斜面底端G长LEG=0.26m。现将A、B同时由静止释放(PO与水平方向的夹角为60°),物块A运动到C点时细线突然断开,物块从C水平滑离杆,一段时间后,恰好以平行于薄木板的方向滑上木板,与此同时解除木板的锁定,滑块在木板上DF段运动时间恰是在FE段的一半,重力加速度g取10m/s2,求:
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/8/15/88a008d1-b910-480f-b769-d70753ee646e.png?resizew=343)
(1)物块A运动到P点时滑块A、B的速度之比;
(2)木板表面FE部分的长度L2;
(3)从解除锁定开始计时,木板端点E经多长时间到达斜面底端G?
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/69ee3c61d2298e75fc4f1643f8ebc2e4.png)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/8/15/88a008d1-b910-480f-b769-d70753ee646e.png?resizew=343)
(1)物块A运动到P点时滑块A、B的速度之比;
(2)木板表面FE部分的长度L2;
(3)从解除锁定开始计时,木板端点E经多长时间到达斜面底端G?
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