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如图所示,圆管构成的半圆形轨道竖直固定在水平地面上,轨道半径为R,MN为直径且与...

如图所示,圆管构成的半圆形轨道竖直固定在水平地面上,轨道半径为R,MN为直径且与水平面垂直,直径略小于圆管内径的小球A以某一速度冲进轨道。到达半圆轨道最高点M时与静止于该处的小球B发生碰撞,小球B的质量是小球A的2倍,碰后两球粘在一起飞出轨道,落地点距N点为2R,已知小球A的质量为m,重力加速度为g,忽略圆管内径,空气阻力以及各处摩擦均不计。求:

(1)粘合后的两球从飞出轨道到落地的时间;

(2)小球A冲进轨道时对轨道N点的压力大小。

 

(1) (2)14mg 【解析】试题分析:粘合后的两球飞出轨道后做平抛运动,根据高度2R和水平距离2R求出速度v.根据动量守恒定律求出碰撞前瞬间小球A的速度.碰撞前由重力和轨道的支持力提供A的向心力,由牛顿第二定律求出轨道的支持力,由牛顿第三定律求解小球A对圆管的压力. (1)粘合后两球做平抛运动, ,解得 (2)两小球碰撞后的速度v,由平抛运动公式2R=vt,联立解得: 在M点,小球A的碰撞前速度为,由动量守恒定律 解得 在N点,小球A的速度为,小球从N点到M点机械能守恒, 在N点小球A受轨道支持力 解得: 由牛顿第三定律小球A对轨道N点压力为14mg 点睛:本题主要考查了平抛运动、动量守恒和机械能守恒定律等知识的综合应用,属于综合题。  
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考点分析:
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某宇航员在太空站内做了如下实验:选取两个质量分别为mA=0.1 kg、mB=0.2 kg的小球AB和一根轻质短弹簧,弹簧的一端与小球A粘连,另一端与小球B接触而不粘连.现使小球AB之间夹着被压缩的轻质弹簧,处于锁定状态,一起以速度v0=0.1 m/s做匀速直线运动,如图所示.过一段时间,突然解除锁定(解除锁定没有机械能损失),两球仍沿原直线运动,从弹簧与小球B刚刚分离开始计时,经时间t=3.0 s,两球之间的距离增加了s=2.7 m,求弹簧被锁定时的弹性势能Ep.

 

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如图所示,跳台滑雪运动员在专用滑雪板上,不带雪仗在助滑路上获得高速后水平飞出,在空中飞行一段距离后着陆.设一位运动员由a点沿水平方向跃起,到山坡b点着陆,测得ab间距L=75m,山坡倾角θ=37°,山坡可以看成一个斜面,运动员可看成质点.(不计空气阻力,sin37°=0.6cos37°=0.8g10m/s2

求:(1)运动员起跳后他在空中从ab飞行的时间.

       (2)运动员在a点的起跳速度大小.

 

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利用气垫导轨验证机械能守恒定律,实验装置如图所示,水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨;导轨上A点处有一带长方形遮光片的滑块,其总质量为M,左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳与一质量为m的小球相连;遮光片两条长边与导轨垂直;导轨上B点有一光电门,可以测量遮光片经过光电门时的挡光时间t,用d表示A点到光电门B处的距离,b表示遮光片的宽度,将遮光片通过光电门的平均速度看作滑块通过B点时的瞬时速度,实验时滑块在A处由静止开始运动.

1)滑块通过B点的瞬时速度可表示为_____

2)某次实验测得倾角θ=30°,重力加速度用g表示,滑块从A处到达B处时mM组成的系统动能增加量可表示为△Ek=_____,系统的重力势能减少量可表示为△Ep=_____,在误差允许的范围内,若△Ek=△Ep则可认为系统的机械能守恒.

 

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某同学用图示装置研究平抛运动及其特点,他的实验操作是:在小球A.B处于同一高度时,用小锤轻击弹性金属片,使A球水平飞出,同时B球被松开。

①他观察到的现象是:小球A.B            (填“同时”或“不同时”)落地;

②让A.B球恢复初始状态,用较大的力敲击弹性金属片,A球在空中运动的时间将    ,水平距离将

(填“变长”,“不变”或“变短”);

 

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如图所示,质量为m的物体(可视为质点)以某一速度从A点冲上倾角为30°的固定斜面,其运动的加速度为,此物体在斜面上上升的最大高度为h,则在这个过程中物体(  )

A. 重力势能增加了mgh    B. 动能损失了

C. 克服摩擦力做功    D. 机械能损失了

 

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