整个轨道位于同一竖直平面内,P点为圆弧轨道上的一个确定点。一可视为质点的物块,其质量m?0.2kg,与BC间的动摩擦因数?1?0.4。工件质M?0.8kg,与地面间的动摩擦因数?2?0.1。(取g?10m/s2)
①求F的大小
②当速度时,使工件立刻停止运动(即不考虑减速的时间和位移),物块飞离圆弧轨道落至BC段,求物块的落点与B点间的距离。
【解析】解:(1)物块从P点下滑经B点至C点的整个过程,根据动能定理得
mgh??1mgL?0①代入数据得h?0.2m
②
(2)①设物块的加速度大小为a,P点与圆心的连线与竖直方向间的夹角为?,由几何关系可得
cos??R?h③
R
?ma
⑤
④
根据牛顿第二定律,对物体有mgtan?对工件和物体整体有F??2(M?m)g?(M?m)a?8.5N联立②③④⑤式,代入数据得F⑥
②设物体平抛运动的时间为t,水平位移为x1,物块落点与B间的距离为 x2, 由运动学公式可得
h?12gt⑦ x1?vt⑧x2?x1?Rsin?⑨ 2
联立②③⑦⑧⑨式,代入数据得x2【考点定位】平抛运动、动能定理
?0.4m
⑩
(2012·上海)22.(A组)A、B两物体在光滑水平地面上沿一直线相向而行,A质量
为5kg,速度大小为10m/s,B质量为2kg,速度大小为5m/s,它们的总动量大小为__________________kgm/s:两者碰撞后,A沿原方向运动,速度大小为4m/s,则B的速度大小为__________________m/s。
22A答案. 40,10,
【解析】总动量P=MAv1?MBv2?5?10?2?5?40kgm/s;
??MBv2?代入数据可得:vB?10m/s 碰撞过程中满足动量守恒,MAv1?MBv2?MAv1【2011高考真题精选】
1.(全国)质量为M,内壁间距为L的箱子静止于光滑的水平面上,箱子中间有一质量为m的小物块,小物块与箱子底板间的动摩擦因数为μ。初始时小物块停在箱子正中间,如图所示。现给小物块一水平向右的初速度v,小物块与箱壁碰撞N次后恰又回到箱子正中间,并与箱子保持相对静止。设碰撞都是弹性的,则整个过程中,系统损失的动能为
12
A. mv 2
1mM2B. v 2m + M1
C. NμmgL D.NμmgL
2
L v 2.(福建)(20分)
如图甲,在x<0的空间中存在沿y轴负方向的匀强电场和垂直于xoy平面向里的匀强磁场,电场强度大小为E,磁感应强度大小为B.一质量为m、电荷量为q(q>0)的粒子从坐标原点O处,以初速度v0沿x轴正方向射人,粒子的运动轨迹见图甲,不计粒子的重力。
求该粒子运动到y=h时的速度大小v;
现只改变人射粒子初速度的大小,发现初速度大小不同的粒子虽然运动轨迹(y-x曲线)不同,但具有相同的空间周期性,如图乙所示;同时,这些粒子在y轴方向上的运动(y-t
关系)是简谐运动,且都有相同的周期T=
2?m。 qBⅠ.求粒子在一个周期T内,沿x轴方向前进的距离s;
Ⅱ.当入射粒子的初速度大小为v0时,其y-t图像如图丙所示,求该粒子在y轴方向上做简谐运动的振幅A,并写出y-t的函数表达式。
解析:此题考查动能定理、洛仑兹力、带电粒子在复合场中的运动等知识点。 (1)由于洛仑兹力不做功,只有电场力做功,由动能定理有-qEh=
11m v2-m v02,① 22由①式解得 v=v0?22qEh。② m(2)I.由图乙可知,所有粒子在一个周期T内沿x轴方向前进的距离相同,即都等于恰好沿x轴方向匀速运动的粒子在T时间内前进的距离。设粒子恰好沿x轴方向匀速运动的速度大小为v1,则qv1B=qE, ③
又 s= v1T, ④ 式中T=
2?m qB2?mE ⑤ 2qB由③④式解得s=
3.(广东)(18分)
如图20所示,以A、B和C、D为断电的两半圆形光滑轨道固定于竖直平面内,一滑板静止在光滑的地面上,左端紧靠B点,上表面所在平面与两半圆分别相切于B、C,一物块被轻放在水平匀速运动的传送带上E点,运动到A时刚好与传送带速度相同,然后经A沿半圆轨道滑下,再经B滑上滑板。滑板运动到C时被牢固粘连。物块可视为质点,质量为m,滑板质量为M=2m,两半圆半径均为R,板长l=6.5R,板右端到C的距离L在R A S=5R E D m R B l=6.5R (1)求物块滑到B点的速度大小; L C R 图19 (2)试讨论物块从滑上滑板到离开右端的过程中,克服摩擦力做的功Wf与L的关系,并判断物块能否滑到CD轨道的中点。 当2R≤L<5R时,滑块的运动是匀减速运动8R,匀速运动L-2R,匀减速运动0.5R,滑上C点,根据动能定理:??mg(8R?0.5R)?1212121mvC?mvB,解得:mvC?mgR?mgR, 2222Wf??mg(8R?0.5R)?17mgR,滑块不能滑到CD轨道的中点。 4当R<L<2R时,滑块的运动是匀减速运动6.5R+L,滑上C点。根据动能定理: ??mg(6.5R?L)?当 12121mvC?mvB,解得:Wf??mg(6.5R?L)?mg(13R?2L) 224121mvC?mg(2.5R?L)?mgR时,可以滑到CD轨道的中点,此时要求L<0.5R,22这与题目矛盾,所以滑块不可能滑到CD轨道的中点。 4.(山东)如图所示,将小球a从地面以初速度v0竖直上抛的同时,将另一相同质量的小球b从距地面h处由静止释放,两球恰在 h处相遇(不计空气阻力)。则 2 A.两球同时落地 B.相遇时两球速度大小相等