【題目】如圖所示,在水平軌道右側(cè)固定半徑為R的豎直圓槽形光滑軌道,水平軌道的PQ段鋪設(shè)特殊材料,調(diào)節(jié)其初始長(zhǎng)度為l,水平軌道左側(cè)有一輕質(zhì)彈簧左端固定,彈簧處于自然伸長(zhǎng)狀態(tài).可視為質(zhì)點(diǎn)的小物塊從軌道右側(cè)A點(diǎn)以初速度v0沖上軌道,通過(guò)圓形軌道、水平軌道后壓縮彈簧,并被彈簧以原速率彈回.已知R=0.4m,l=2.5m,v0=6m/s,物塊質(zhì)量m=1kg,與PQ段間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.4,軌道其它部分摩擦不計(jì).取g=10m/s2

(1)求彈簧獲得的最大彈性勢(shì)能;
(2)改變v0 , 為使小物塊能到達(dá)或經(jīng)過(guò)PQ段,且經(jīng)過(guò)圓軌道時(shí)不脫離軌道,求v0取值范圍.

【答案】
(1)

解:小物塊由A點(diǎn)到彈簧第一次壓縮到最短的過(guò)程中,由功能關(guān)系得: …①

代入數(shù)據(jù)解得:Epm=8J…②


(2)

解:若物塊恰好到達(dá)B點(diǎn),由牛頓運(yùn)動(dòng)定律得: …③

小物塊由A點(diǎn)到B點(diǎn),由機(jī)械能守恒得: …④

由③④式得:

所以 …⑤

若物塊恰好返回至圓軌道與圓心等高位置,由功能關(guān)系得: …⑥

得: …⑦

故既要通過(guò)B點(diǎn),又要返回時(shí)不超過(guò)與圓心等高位置,v0應(yīng)滿足: …⑧

若物塊恰好返回至B點(diǎn),由功能關(guān)系得: …⑨

得:

所以

故v0取值范圍是


【解析】(1)小物塊由A點(diǎn)到彈簧第一次壓縮到最短的過(guò)程中,由功能關(guān)系求解彈簧獲得的最大彈性勢(shì)能;(2)若物塊恰好到達(dá)B點(diǎn),根據(jù)牛頓第二定律以及機(jī)械能守恒求出v0的范圍,若物塊恰好返回至圓軌道與圓心等高位置,由功能關(guān)系求出v0的范圍.
【考點(diǎn)精析】認(rèn)真審題,首先需要了解動(dòng)量守恒定律(動(dòng)量守恒定律成立的條件:系統(tǒng)不受外力或系統(tǒng)所受外力的合力為零;系統(tǒng)所受的外力的合力雖不為零,但系統(tǒng)外力比內(nèi)力小得多;系統(tǒng)所受外力的合力雖不為零,但在某個(gè)方向上的分量為零,則在該方向上系統(tǒng)的總動(dòng)量的分量保持不變).

練習(xí)冊(cè)系列答案
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【題目】如圖所示,平行板MN、PQ間距離為d,板長(zhǎng)為2d,板的正中有一半徑為 的圓形有界磁場(chǎng),磁場(chǎng)邊界剛好與兩板相切,兩板間所加電壓為U,一質(zhì)量為m,電量為q的帶電粒子從左端沿兩板間的中線向右射入兩板間,若只撤去磁場(chǎng),粒子剛好從上板右端N點(diǎn)射出,若只撤去兩板間所加的電壓,帶電粒子恰好能從下板的右端Q點(diǎn)射出,不計(jì)粒子的重力,求:

(1)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大;
(2)如果只撤去電場(chǎng),要使粒子不能從板間射出,則粒子進(jìn)入板間的速度大小應(yīng)滿足什么條件?

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【題目】如圖所示,一電場(chǎng)的電場(chǎng)線分布關(guān)于y軸(沿豎直方向)對(duì)稱(chēng),O、M、N是y軸上的三個(gè)點(diǎn),且OM=MN.P點(diǎn)在y軸右側(cè),MP⊥ON.則( )

A.M點(diǎn)的電勢(shì)比P點(diǎn)高
B.將負(fù)電荷由O點(diǎn)移動(dòng)到P點(diǎn),電場(chǎng)力做正功
C.M、N兩點(diǎn)間的電勢(shì)差大于O、M兩點(diǎn)間的電勢(shì)差
D.在O點(diǎn)靜止釋放一帶正電粒子,該粒子將沿y正方向軸做直線運(yùn)動(dòng)

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【題目】如圖所示,質(zhì)量為m的小球,用OB和O′B兩根輕繩吊著,兩輕繩與水平天花板的夾角分別為30°和60°,這時(shí)OB繩的拉力大小為F1 , 若燒斷O′B繩,當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)C時(shí),OB繩的拉力大小為F2 , 則F1:F2等于( )

A.1:1
B.1:2
C.1:3
D.1:4

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【題目】假設(shè)地球是一半徑為R、質(zhì)量分布均勻的球體.一礦井深度為d(礦井寬度很。.已知質(zhì)量分布均勻的球殼對(duì)殼內(nèi)物體的引力為零.礦井底部和地面處的重力加速度大小之比為( )
A.1-
B.1+
C.
D.

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A.安培B.伏特C.法拉D.瓦特

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A.m1與m2之間的相互作用力,總是大小相等、方向相反,是一對(duì)平衡力
B.m1與m2之間的相互作用力,總是大小相等、方向相反,是一對(duì)作用力與反作用力
C.當(dāng)r趨近于零時(shí),F(xiàn)趨向無(wú)窮大
D.當(dāng)r趨近于零時(shí),公式不適用

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A.微粒將做勻速直線運(yùn)動(dòng)
B.微粒將做圓周運(yùn)動(dòng)
C.庫(kù)侖力對(duì)微粒做負(fù)功
D.萬(wàn)有引力對(duì)微粒做正功

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