【題目】如圖所示,一輕繩吊著粗細均勻的棒,棒下端離地面高H,上端套著一個細環(huán),棒和環(huán)的質(zhì)量均為m,相互間最大靜摩擦力等于滑動摩擦力kmgk>1.斷開輕繩,棒和環(huán)自由下落.假設棒足夠長,與地面發(fā)生碰撞時,觸地時間極短,無動能損失,棒在整個運動過程中始終保持豎直,空氣阻力不計.求:

1)棒第一次與地面碰撞彈起上升過程中,環(huán)的加速度。

2)從斷開輕繩到棒與地面第二次碰撞的瞬間,棒運動的路程s.

3)從斷開輕繩到棒和環(huán)都靜止,摩擦力對環(huán)及棒做的總功W.

【答案】1(k-1g,方向豎直向上(23

【解析】試題分析:在棒上升的過程中,環(huán)要受到重力的作用,同時由于環(huán)向下運動而棒向上運動,環(huán)還要受到棒的向上的摩擦力的作用,根據(jù)牛頓第二定律列式可以求得加速度的大小.棒運動的總路程為原來下降的高度H,加上第一次上升高度的兩倍,對棒受力分析可以求得棒的加速度的大小,在由運動學公式可以求得上升的高度.整個過程中能量的損失都是由于摩擦力對物體做的功,所以根據(jù)能量的守恒可以較簡單的求得摩擦力對環(huán)及棒做的總功.

1)設棒第一次上升過程中,環(huán)的加速度為

環(huán)受合力

由牛頓第二定律

由①②得,方向豎直向上

2)設以地面為零勢能面,向上為正方向,棒第一次落地的速度大小為v1.

由機械能守恒得:

解得

設棒彈起后的加速度

由牛頓第二定律

棒第一次彈起的最大高度

解得

棒運動的路程

3)設環(huán)相對棒滑動距離為l

根據(jù)能量守恒

摩擦力對棒及環(huán)做的總功

解得

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A.
B.
C.
D.

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(2)根據(jù)這條紙帶的數(shù)據(jù)可求出當?shù)刂亓铀俣?/span>g的數(shù)值是______m/s2(保留兩位小數(shù))

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1為探究動能定理,本實驗還需測量的物理量是_________(單選):

A.物塊的質(zhì)量

B.物塊釋放時的位置到測速度的距離L

C.P點桌面高度

D.物塊從釋放到Q點經(jīng)歷的時間

2)根據(jù)實驗所測數(shù)據(jù),為了直觀地通過圖象得到實驗結論,應繪制_________圖象。

A. B. C. D.

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