如圖所示，質(zhì)量M＝2kg的滑塊套在光滑的水平軌道上，質(zhì)量m=1kg的小球通過長L=0.5m的輕質(zhì)細(xì)桿與滑塊上的光滑軸O連接，小球和輕桿可在豎直平面內(nèi)繞O軸自由轉(zhuǎn)動，開始輕桿處于水平狀態(tài)，現(xiàn)給小球一個豎直向上的初速度v0="4" m/s，g取10m/s2。

（1）若鎖定滑塊，試求小球通過最高點(diǎn)P時對輕桿的作用力大小和方向。
（2）若解除對滑塊的鎖定，試求小球通過最高點(diǎn)時的速度大小。
（3）在滿足（2）的條件下，試求小球擊中滑塊右側(cè)軌道位置點(diǎn)與小球起始位置點(diǎn)間的距離。
（1）2N（2）2m/s（3）
（1）設(shè)小球能通過最高點(diǎn)，且此時的速度為，在上升過程中，因只有重力做功，小球的機(jī)械能守恒。則
 ①      
   ②
設(shè)小球到達(dá)最高點(diǎn)時，輕桿對小球的作用力為F，方向向下，則      ③
由②③式，得    ④
由牛頓第三定律可知，小球?qū)p桿的作用力大小為，方向豎直向上。
（2）解除鎖定后，設(shè)小球通過最高點(diǎn)時的速度為，此時滑塊的速度為V。在上升過程中，因系統(tǒng)在水平方向不受外力作用，水平方向的動量守恒。以水平向右的方向為正方向，有
      ⑤      
在上升過程中，因只有重力做功，系統(tǒng)的機(jī)械能守恒，則
     ⑥
由⑤⑥式，得           ⑦
（3）設(shè)小球擊中滑塊右側(cè)軌道的位置點(diǎn)與小球起始位置點(diǎn)間的距離為，滑塊向左移動的距離為，任意時刻小球的水平速度大小為，滑塊的速度大小為。由系統(tǒng)水平方向的動量守恒，得         ⑧
將⑧式兩邊同乘以，得 ⑨
因⑨式對任意時刻附近的微小間隔都成立，累積相加后，有     ⑩
又      
由⑩式得        
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

如圖5-7-10所示，光滑桿偏離豎直方向的夾角為，桿以O為支點(diǎn)繞豎直線旋轉(zhuǎn).質(zhì)量為m的小環(huán)套在桿上可沿桿滑動，當(dāng)桿的角速度為ω1時，小環(huán)旋轉(zhuǎn)平面在A處；當(dāng)桿角速度為ω2時，小環(huán)旋轉(zhuǎn)平面在B處，設(shè)環(huán)在A、B兩處對桿的壓力分別為N1、N2.則有（　　）

圖5-7-10
A．N1>N2B．N1=N2
C．ω1<ω2D．ω1>ω2

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

如圖所示，在水平圓盤上，沿半徑方向放置用細(xì)線相連的兩物體A和B，它們與圓盤間的摩擦因數(shù)相同，當(dāng)圓盤轉(zhuǎn)速加大到兩物體剛要發(fā)生滑動時燒斷細(xì)線，則兩個物體將要發(fā)生的運(yùn)動情況是

A．兩物體仍隨圓盤一起轉(zhuǎn)動，不會發(fā)生滑動
B．只有A仍隨圓盤一起轉(zhuǎn)動，不會發(fā)生滑動
C．兩物體均滑半徑方向滑動，A靠近圓心、B遠(yuǎn)離圓心
D．兩物體均滑半徑方向滑動，A、B都遠(yuǎn)離圓心

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

如圖所示，光滑軌道LMNPQMK固定在水平地面上，軌道平面在豎直面內(nèi)，MNPQM是半徑為R的圓形軌道，軌道LM與圓形軌道MNPQM在M點(diǎn)相切，軌道MK與圓形軌道MNPQM在M點(diǎn)相切，b點(diǎn)、P點(diǎn)在同一水平面上，K點(diǎn)位置比P點(diǎn)低，b點(diǎn)離地高度為2R，a點(diǎn)離地高度為2.5R。若將一個質(zhì)量為m的小球從左側(cè)軌道上不同位置由靜止釋放，關(guān)于小球的運(yùn)動情況，以下說法中正確的是
A．若將小球從LM軌道上a點(diǎn)由靜止釋放，小球一定能沿軌道運(yùn)動到K點(diǎn)
B．若將小球從LM軌道上b點(diǎn)由靜止釋放，小球一定能沿軌道運(yùn)動到K點(diǎn)
C．若將小球從LM軌道上a、b點(diǎn)之間任一位置由靜止釋放，小球一定能沿軌道運(yùn)動到K點(diǎn)
D．若將小球從LM軌道上a點(diǎn)以上任一位置由靜止釋放，小球沿軌道運(yùn)動到K點(diǎn)后做斜上拋運(yùn)動，小球做斜上拋運(yùn)動時距離地面的最大高度一定小于由靜止釋放時的高度

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

如圖所示，一根長為L的細(xì)桿的一端固定一質(zhì)量為m的小球，整個系統(tǒng)繞桿的另一端在豎直面內(nèi)做圓周運(yùn)動，且小球恰能過最高點(diǎn)。已知重力加速度為g，細(xì)桿的質(zhì)量不計。下列說法正確的是   
A．小球過最低點(diǎn)時的速度大小為
B．小球過最高點(diǎn)時的速度大小為
C．小球過最低點(diǎn)時受到桿的拉力大小為5mg
D．小球過最高點(diǎn)時受到桿的支持力為零

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

如圖所示，一個內(nèi)壁光滑的圓錐筒，其軸線垂直于水平面，圓錐筒固定不動。有一質(zhì)量為m的小球A緊貼著筒內(nèi)壁在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動，筒口半徑和筒高分別為R和H，小球A所在的高度為筒高的一半。已知重力加速度為，則
A．小球A做勻速圓周運(yùn)動的角速度
B．小球A受到重力、支持力和向心力三個力作用
C．小球A受到的合力大小為
D．小球A受到的合力方向垂直筒壁斜向上

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

如圖，汽車從拱形橋頂點(diǎn)A勻速率運(yùn)動到橋的B點(diǎn)．下列說法正確的是 
A．汽車在A點(diǎn)處于平衡態(tài)
B．機(jī)械能在減小
C．A到B重力的瞬時功率恒定
D．汽車在A處對坡頂?shù)膲毫Φ扔谄渲亓?/td>

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

輕桿一端固定在光滑水平軸O上，另一端固定一質(zhì)量為m的小球，如圖所示.給小球一初速度，使其在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動，且剛好能通過最高點(diǎn)P，下列說法正確的是(      )
A．小球在最高點(diǎn)時對桿的作用力為零
B．小球在最高點(diǎn)時對桿的作用力為mg
C．若增大小球的初速度,則在最高點(diǎn)時球?qū)U的力一定增大
D．若增大小球的初速度,則在最高點(diǎn)時球?qū)U的力可能為零

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：單選題

2010年2月16日，在加拿大城市溫哥華舉行的第二十一屆冬奧會花樣滑冰雙人自由滑比賽落下帷幕，中國選手申雪、趙宏博獲得冠軍．如圖所示，趙宏博以自己為轉(zhuǎn)動軸拉著申雪做勻速圓周運(yùn)動．若趙宏博的轉(zhuǎn)速為30 r/min，手臂與豎直方向的夾角為60°，申雪的質(zhì)量是50 kg，則下列說法正確的是
A．申雪做圓周運(yùn)動的角速度為π rad/s
B．申雪做圓周運(yùn)動的角速度為π/2 rad/s
C．趙宏博手臂拉力約是850 N
D．趙宏博手臂拉力約是1000 N

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同步練習(xí)冊答案