分析 (1)分析ab兩球的運(yùn)動(dòng)情況,當(dāng)a到達(dá)圓軌道最高點(diǎn)F時(shí),此時(shí)動(dòng)能為零,系統(tǒng)動(dòng)能最少,以地面為零勢能面,對(duì)系統(tǒng)由機(jī)械能守恒列式求解;
(2)b通過最高點(diǎn)F時(shí),設(shè)ab的速度大小為v,由機(jī)械能守恒列式,再分別對(duì)a、b根據(jù)向心力公式列式,聯(lián)立方程求解即可;
(3)b球運(yùn)動(dòng)的右半圈,設(shè)ab球再CD段共速為v1,a從CD段v1運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn),b球由D經(jīng)E到達(dá)F頂端,對(duì)ab由機(jī)械能守恒定律求出v1,此過程對(duì)a用動(dòng)能定理求出桿做的功,b運(yùn)動(dòng)的左半圈,a球從D點(diǎn)沿DEF上升到F點(diǎn)時(shí)速度為零,對(duì)a由動(dòng)能定理列式求解.
解答 解:(1)ab兩球因輕桿相連不可能脫離軌道,所以恰好能滑過軌道即能量足夠,考慮到b球再圓軌道上升過程中系統(tǒng)勢能增加,動(dòng)能減少,b球下降而a球上升時(shí),系統(tǒng)勢能繼續(xù)增加,動(dòng)能繼續(xù)減小,所以系統(tǒng)動(dòng)能最少時(shí)為a到達(dá)圓軌道最高點(diǎn)F時(shí),此時(shí)動(dòng)能為零,設(shè)b球一開始的高度為h,則a球的高度為h+45L,以地面為零勢能面,由機(jī)械能守恒得:
mgh+2mg(h+45L)=2mgL
解得:h=215L,則a球的高度為1415L,
(2)b通過最高點(diǎn)F時(shí),設(shè)ab的速度大小為v,由機(jī)械能守恒(從b到F點(diǎn)至a到F點(diǎn))得,
mgL+12(m+2m)v2=2mgL
解得:v=√23gL
設(shè)此時(shí)桿對(duì)b的拉力為F,對(duì)b,由向心力公式得:
mg+F=mv2L2,
解得:F=13mg,
設(shè)地面此時(shí)對(duì)a的支持力為N,對(duì)a,根據(jù)向心力公式得:
N-2mg+F=2mv2L2
解得:N=133mg
由牛頓第三定律可知,a此時(shí)對(duì)地面的壓力也是133mg,
(3)b球運(yùn)動(dòng)的右半圈,設(shè)ab球再CD段共速為v1,a從CD段v1運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn)(v=√23gL),b球由D經(jīng)E到達(dá)F頂端,對(duì)ab由機(jī)械能守恒定律得:
12(3m)v12=mgL+12(3m)v2,
解得:v1=√43gL
此過程對(duì)a用動(dòng)能定理得:W1=12(2m)v2−12(2m)v12=−23mgL,
b運(yùn)動(dòng)的左半圈,a球從D點(diǎn)沿DEF上升到F點(diǎn)v2=0,
對(duì)a由動(dòng)能定理得:W2−2mgL=0−12(2m)v2得:
b球運(yùn)動(dòng)得左半圈,桿對(duì)a做功W2=43mgL.
答:(1)剛開始a、b兩球距軌道水平段的高度分別為1415L和215L;
(2)若小球b通過圓軌道最高點(diǎn)F時(shí)對(duì)軌道無壓力,此時(shí)小球a對(duì)圓軌道的壓力大小是133mg;
(3)b球通過圓軌道的右半圓及左半圓過程中,桿對(duì)a球的功分別為−23mgL和43mgL.
點(diǎn)評(píng) 本題主要考查了機(jī)械能守恒定律、動(dòng)能定理以及向心力公式的直接應(yīng)用,兩個(gè)小球的運(yùn)動(dòng)過程相當(dāng)復(fù)雜,要求同學(xué)們能正確分析小球的受力情況和運(yùn)動(dòng)情況,選擇合適的定律求解,難度較大,屬于難題、
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科目:高中物理 來源: 題型:多選題
A. | PE-U圖象對(duì)應(yīng)圖線a:由圖知電動(dòng)勢為9V,內(nèi)阻為3Ω | |
B. | Pr-U圖象的對(duì)應(yīng)圖線b:由圖知電動(dòng)勢為3V,內(nèi)阻為1Ω | |
C. | PR-U圖象的對(duì)應(yīng)圖線c:圖象中任意電壓值對(duì)應(yīng)的功率關(guān)系為PE=Pr+PR | |
D. | 外電路電阻為1.5Ω時(shí),輸出功率最大為2.25W |
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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | 細(xì)線AO上的拉力先變小后變大 | B. | 細(xì)線AO上的拉力先變大后變小 | ||
C. | 細(xì)線BO上的拉力先變小后變大 | D. | 細(xì)線BO上的拉力一直變大 |
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科目:高中物理 來源: 題型:多選題
A. | 圖中A板是電源的負(fù)極 | |
B. | A、B間的電壓即為該發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢 | |
C. | 正對(duì)面積S越大,該發(fā)電機(jī)電動(dòng)勢越大 | |
D. | 電阻越大,該發(fā)電機(jī)輸出效率越高 |
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科目:高中物理 來源: 題型:多選題
A. | 該波的波速大小為0.4m/s | |
B. | 該波的波長為1.2m | |
C. | 該波波源的起振方向沿y袖負(fù)方向 | |
D. | 質(zhì)點(diǎn)P的動(dòng)能在t=4s時(shí)最小 | |
E. | 若該波傳播中遇到寬約0.6m的障礙物,將發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象 |
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科目:高中物理 來源: 題型:解答題
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科目:高中物理 來源: 題型:多選題
A. | 通過R的電流有效值不變 | B. | 通過C的電流有效值變大 | ||
C. | 通過L的電流有效值變小 | D. | 流過R、C、L的電流有效值都不變 |
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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | 地面對(duì)物塊的最大靜摩擦力為1N | B. | 物塊的質(zhì)量為1kg | ||
C. | 物塊與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.2 | D. | 4s末推力F的瞬時(shí)功率為36W |
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科目:高中物理 來源: 題型:實(shí)驗(yàn)題
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