分析 (1)小物塊做平拋運動,根據(jù)高度求出平拋運動的時間,由速度公式求得小物塊到達(dá)B點時豎直方向的速度,運用運動的分解法求解物塊運動到B的瞬時速度vB;小物塊從釋放到運動達(dá)到A的過程中,運用機械能守恒定律求彈簧開始時儲存的彈性勢能大;
(2)根據(jù)能量守恒列出能量等式解決問題.由于物塊的末位置不確定,要考慮物塊可能的滑過的路程;
(3)從B到D由動能定理可求得對小物塊施加恒力的大小和方向.
解答 解:(1)小物塊由A運動到B的過程中做平拋運動,在豎直方向上根據(jù)自由落體運動規(guī)律可知,
小物塊由A運動到B的時間為:t=$\sqrt{\frac{2({h}_{1}-{h}_{2})}{g}}$=$\sqrt{\frac{2(1.2-0.6)}{10}}$=$\frac{\sqrt{3}}{5}$s
到達(dá)B點時豎直方向的速度大小為:vBy=gt=2$\sqrt{3}$m/s
根據(jù)圖中幾何關(guān)系可知,cos∠BOC=$\frac{{h}_{1}-{h}_{2}}{{h}_{1}}$=$\frac{1.2-0.6}{1.2}$=$\frac{1}{2}$
解得:∠BOC=60°,所以vB與水平方向的夾角為60°
根據(jù)平拋運動規(guī)律有:vB=$\frac{{v}_{By}}{sin6{0}^{0}}$=4m/s,v0=vBcos60°=2m/s
小物塊從釋放到運動達(dá)到A的過程中,機械能守恒,有:EP=$\frac{1}{2}$mv02=2J
(2)依據(jù)題意知,①μ的最大值對應(yīng)的是物塊撞墻前瞬間的速度剛好等于零,根據(jù)能量關(guān)系有:mgh1+Ep=μmgL
代入數(shù)據(jù)解得:μ=$\frac{1}{2}$
②對于μ的最小值求解,首先應(yīng)判斷物塊第一次碰墻后反彈,能否沿圓軌道滑離B點,設(shè)物塊碰前在D處的速度為v2,由能量關(guān)系有:
mgh1+Ep=μmgL+$\frac{1}{2}$mv22
第一次碰墻后返回至C處的動能為:EkC=$\frac{1}{8}$mv22-μmgL 可知即使μ=0,有:$\frac{1}{2}$mv22=14J,$\frac{1}{8}$mv22=3.5J<mgh2=6J,小物塊不可能返滑至B點
故μ的最小值對應(yīng)著物塊撞后回到圓軌道最高某處,又下滑經(jīng)C恰好至D點停止,因此有:$\frac{1}{8}$mv22=2μmgL,聯(lián)立mgh1+Ep=μmgL+$\frac{1}{2}$mv22,解得:μ=$\frac{1}{18}$
綜上可知滿足題目條件的動摩擦因數(shù)μ值為:$\frac{1}{18}$<μ≤$\frac{1}{2}$
(3)要使小物塊無摩擦地沿直線通過CD從而進入D處的接收裝置,即是物塊做減速到D點速度剛減為0,所以對小物塊施加一個向左的恒力,
從B到D,由動能定理可得:mgh2-FL=0-$\frac{1}{2}$mvB2
代入數(shù)據(jù)解得:F=5N,方向向左.
答:(1)壓縮的彈簧在被鎖扣K鎖住時所儲存的彈性勢能為2J;
(2)動摩擦因數(shù)μ應(yīng)該滿足的條件是$\frac{1}{18}$<μ≤$\frac{1}{2}$;
(3)恒力的大小為5N,方向向左.
點評 做物理問題應(yīng)該先清楚研究對象的運動過程,根據(jù)運動性質(zhì)利用物理規(guī)律解決問題;
關(guān)于能量守恒的應(yīng)用,要清楚物體運動過程中能量的轉(zhuǎn)化;
動能定理可以分過程也可以全過程使用,應(yīng)適當(dāng)選擇.
科目:高中物理 來源: 題型:實驗題
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科目:高中物理 來源: 題型:多選題
A. | 知道氣體的摩爾體積和阿伏加德羅常數(shù),就可以算出氣體分子的體積 | |
B. | 懸浮在液體中的微粒足夠小,來自各個方向的液體分子撞擊的不平衡性使微粒的運動無規(guī)則 | |
C. | 液晶既具有液體的流動性,又具有光學(xué)的各向異性 | |
D. | 溫度越高,物體的內(nèi)能不一定增大 | |
E. | 由于液體表面具有收縮趨勢,故液體表面的分子之間不存在斥力 |
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科目:高中物理 來源: 題型:計算題
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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | 平均速度就是初末時刻瞬時速度的平均值 | |
B. | 平均速度等于零,則物體一定是靜止的 | |
C. | 平均速度可以精確描述物體的運動 | |
D. | 瞬時速度的方向為軌跡某點的切線方向 |
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科目:高中物理 來源: 題型:多選題
A. | 沿斜面下滑的時間甲一定比乙長 | |
B. | 甲、乙兩人經(jīng)過斜面底端時的速率一定相等 | |
C. | 甲和乙在整個滑行過程中的水平位移大小一定相等 | |
D. | 沿斜面下滑過程中克服摩擦力做的功甲一定比乙小 |
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科目:高中物理 來源: 題型:填空題
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科目:高中物理 來源: 題型:實驗題
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科目:高中物理 來源: 題型:解答題
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