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半径为r的竖直光滑圆轨道固定在光滑木板AB中央,置于光滑水平桌面.圆轨道和木板A...

半径为r的竖直光滑圆轨道固定在光滑木板AB中央,置于光滑水平桌面.圆轨道和木板AB的总质量为m,木板AB两端被限定,无法水平移动,可竖直移动.木板AB的右端放置足够长的木板CD,其表面与木板AB齐平,质量为2m.一个质量为m的滑块(可视为质点)从圆轨道最低点以一定的初速度v0向右运动进入圆轨道,运动一周后回到最低点并向右滑上水平木板AB和CD,最终与木板CD保持相对静止,滑块与木板CD间动摩擦因数为μ,其余摩擦均不计,则:

(1)为保证滑块能通过圆轨道的最高点,求初速度v0的最小值;

(2)为保证滑块通过圆轨道的最高点时,木板AB不离开地面,求初速度v0的最大值;

(3)若滑块恰能通过圆轨道最高点,求滑块在木板CD上滑动产生的热量Q.

 

(1)(2)(3) 【解析】(1)滑块在最高点,速度最小时有: 从最低点到最高点的过程中,滑块机械能守恒,设滑块最低点的初速度为v01,根据机械能守恒定律: 解得 (2)要使木板AB不离地,滑块在最高点时对轨道的压力最大为FN=mg,滑块在最高点,速度最大时有: 设滑块最低点的初速度为v02时,在最高点有最大速度,根据机械能守恒定律: 解得 (3)由(1)可知,滑块恰能通过最高点,并由机械能守恒可得,滑块滑到木板CD时的初速度为; 由受力分析可知,滑块在木板CD上做匀减速直线运动,木板CD做匀加速直线运动,加速度大小分别为 设经过时间t,两者速度相等均为v,则有v=v0-a1t=a2t 解得 这段时间内,滑块位移 木板CD的位移 滑块相对木板CD的位移为 故这一过程中产生的热量 (另【解析】 可相应得分)  
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B. 轻质绳长为

C. v2=c时,轻质绳的拉力大小为

D. v2=c时,轻质绳的拉力大小为

 

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A. 通过CD时,两球的线速度大小相等

B. 通过CD时,两球的角速度大小相等

C. 通过CD时,两球的机械能相等

D. 通过CD时,两球对轨道的压力相等

 

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A. 力F做的功等于系统机械能的增加量

B. 在B环上升过程中,A环动能的增加量等于B环机械能的减少量

C. 当B环到达最高点时,其动能为零

D. B环被拉到与A环速度大小相等时,sin∠OPB=R/h

 

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