16.如圖為某自動投放器的示意圖,其下半部AB是一長為R的豎直管道,上半部BC是半徑為R的四分之一圓弧光滑軌道,AB管內(nèi)有一原長為R、下端固定的輕質(zhì)彈簧.投放時,若將彈簧長度壓縮了0.5R后鎖定,在彈簧上端放置一個可視為質(zhì)點且質(zhì)量為m的小球,解除鎖定,彈簧可將小球彈射出去.當小球到達頂端C時,對軌道壁的壓力恰好為零,不計一切阻力,且鎖定和解除鎖定時,均不改變彈簧的彈性勢能.已知重力加速度為g,求:
(1)小球到達頂端C時的速度大小v1;
(2)彈簧壓縮了0.5R時的彈性勢能Ep1;
(3)若將彈簧壓縮了0.6R時,彈簧彈性勢能為Ep2=$\frac{36}{25}$Ep1,小球落地點離OO′的水平距離s是多少?

分析 (1)魚餌到達管口C時做圓周運動的向心力完全由重力提供,有牛頓第二定律列出向心力的方程,速度可求.
(2)不計魚餌在運動過程中的機械能損失,所以魚餌增加的機械能都是彈簧做功的結(jié)果,由功能關(guān)系知道彈簧具有的彈性勢能等于魚餌增加的機械能.
(3)分別求出質(zhì)量是m和的魚餌離開C時的速度,再利用平拋運動規(guī)律求出落到水平面到轉(zhuǎn)軸之間的距離.

解答 解:(1)質(zhì)量為m的魚餌到達管口C時做圓周運動的向心力,完全由重力提供,
則mg=m$\frac{{v}_{1}^{2}}{R}$    …①
由①式解得:v1=$\sqrt{gR}$    …②
(2)從彈簧釋放到最高點C的過程中,彈簧的彈性勢能全部轉(zhuǎn)化為魚餌的機械能,由系統(tǒng)的機械能守恒定律有 
EP=mg(0.5R+R)+$\frac{1}{2}$mv12    …③
由②③式解得:Ep=2mgR…④
(3)設(shè)其到達管口C時速度大小為v2,由機械能守恒定律得:
EP2=mg(0.6R+R)+$\frac{1}{2}$mv22      …⑤
魚餌離開管口C后做平拋運動,設(shè)經(jīng)過t時間落到水面上,離OO'的水平距離為x,由平拋運動規(guī)律有:x=v2t+R…⑥
h=2R=$\frac{1}{2}$gt2   ⑦
由⑤⑥⑦式解得:x=4.2R
答:(1)魚餌到達管口C時的速度大小$\sqrt{gR}$;
(2)彈簧壓縮到0.5R時的彈性勢能為2mgR;
(3)小球落地點離OO′的水平距離是4.2R.

點評 本題考查了圓周運動最高點的動力學方程和平拋運動規(guī)律以及機械能守恒定律的應用,轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)過90°魚餌在水平面上形成圓周是解決問題的關(guān)鍵,同時要注意正確分析物理過程,明確各過程中的受力以及功能關(guān)系等,即可選擇正確的物理規(guī)律求解.

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B.物體的加速度逐漸增大,它的速度卻可能減少
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11.為了測定氣墊導軌上滑塊的加速度,滑塊上安裝了寬度為3.0cm的擋光條,如圖所示,滑塊在牽引力作用下,先后勻加速通過兩個光電門,配套的數(shù)字計時器記錄了擋光條通過第一個光電門時的時間為△t1=0.30s,通過第二個光電門的時間為△t2=0.10s,擋光條從開始擋住第一個光電門到開始擋住第二個光電門的時間間隔為△t3=4.0s.則滑塊通過第一個光電門時的瞬時速度為0.1 m/s,滑塊通過第二個光電門的瞬時速度為0.3m/s.滑塊的加速度為0.05m/s2,兩個光電門之間的距離是0.8m.

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1.設(shè)兩人造地球衛(wèi)星的質(zhì)量比為1:2,到地球球心的距離比為1:3,則它們的( 。
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8.有一個帶電荷量q=-3×10-6 C的點電荷,從某電場中的A點移到B點,電荷克服電場力做6×10-4 J的功,從B 點移到C點,電場力對電荷做9×10-4 J的功,問:
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5.如圖所示,一橡皮筋原長為10cm,懸掛重為1kg的重物后,長度變?yōu)?4cm,設(shè)下面問題中橡皮筋的彈力與形變量符合胡克定律,重力加速度g=10m/s2
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