(14分)如圖所示，質(zhì)量為m，邊長為l的正方形平板與彈簧相連，彈簧的勁度系數(shù)為k，另一端固定于地面，平板處于平衡狀態(tài)。質(zhì)量為m的第一個小球從平臺以一定速度垂直于平板的左邊緣水平拋出，并與平板發(fā)生完全非彈性碰撞(設(shè)平臺與板間高度差為h，拋出點在平板的左邊緣正上方)。隔一段時間后，以相同速度拋出第二個小球。(假定在任何情況下平板始終保持水平，忽略平板在水平方向上的運動，且為方便計算起見，設(shè)h=3)

（1）求第一個小球落到平臺上形成的振子系統(tǒng)的周期和頻率；

（2）為了使第二個小球與平板不發(fā)生碰撞，其拋出速度的最小值為多少？

（3）在（2）的情況下，兩小球拋出的時間差是多少？

解析：

（1）碰撞前后小球與平板，總質(zhì)量為2m一起在新的平衡位置上下做簡諧振動，如圖中虛線所示

系統(tǒng)的周期為

系統(tǒng)的頻率為（式中ω為角頻率）

（2）碰撞前，第一個小球在豎直方向的速度為

發(fā)生完全彈性碰撞，豎直方向有近似動量守恒

則碰撞后平板運動的速度為

振子振幅為

旋轉(zhuǎn)參考矢量與y軸負(fù)方向的夾角滿足

，則

設(shè)析運動到最低點位置時第二個小球正好下落到這一高度，則第二個小球下落用時

由此可以求出兩者不發(fā)生碰撞時，第二個小球的最小拋出速度為

（3）第一個小球下落到平板用時

碰撞后平板從原平衡位置壓縮到最低位置用時

設(shè)兩球拋出的時間相差，則

考慮到板往復(fù)一次用時，第二個小球拋出時間可以是振子系統(tǒng)運動時間大于一個周期后，則兩小球拋出的時間差為

          （n取非負(fù)整數(shù)）

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：

（本題14分）如圖所示，AB為水平軌道，A、B間距離s=1m，BCD是半徑為R=0.2m的豎直半圓形軌道，B為兩軌道的連接點，D為軌道的最高點，整個軌道處于豎直向下的勻強電場中，場強大小為E=。一帶正電的小物塊質(zhì)量為m=0.5kg，它與水平軌道間的動摩擦因數(shù)均為μ=0.1。小物塊在F=10N的水平恒力作用下從A點由靜止開始運動，到達(dá)B點時撤去力F，小物塊剛好能到達(dá)D點，試求：(g=10m/s2)

（1）撤去F時小物塊的速度大小；

（2）在半圓形軌道上小物塊克服摩擦力做的功。

 

 

 

 

 

 

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科目：高中物理 來源：2014屆貴州貴陽北京師范大學(xué)貴陽附屬中學(xué)高三上第一次月考物理試卷（解析版） 題型：計算題

(14分）如圖所示，質(zhì)量M=0.2kg的長板靜止在水平地面上，與地面間動摩擦因數(shù)μ1＝0.1，另一質(zhì)量m=0.1kg的帶正電小滑塊以v0=8m/s初速滑上長木板，滑塊與長木板間動摩擦因數(shù)μ2＝0.5，小滑塊帶電量為q＝2×10－3C，整個運動過程始終處于水平向右的勻強電場中，電場強度E＝1×102N/C，（m/s2）求：

（1）剛開始時小滑塊和長板的加速度大小各為多少.

（2）小滑塊最后停在距木板左端多遠(yuǎn)的位置.

（3）整個運動過程中產(chǎn)生的熱量.

 

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科目：高中物理 來源：2012-2013學(xué)年上海市奉賢區(qū)高三11月調(diào)研測試物理試卷（解析版） 題型：計算題

(14分）如圖所示，高為0.3m的水平通道內(nèi)，有一個與之等高的質(zhì)量為M＝1.2kg表面光滑的立方體，長為L＝0.2m的輕桿下端用鉸鏈連接于O點，O點固定在水平地面上豎直擋板的底部（擋板的寬度可忽略），輕桿的上端連著質(zhì)量為m＝0.3kg的小球，小球靠在立方體左側(cè)。取g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8。

（1）為了使輕桿與水平地面夾角＝37°時立方體平衡且不動，作用在立方體上的水平推力F1應(yīng)為多大？

（2）若立方體在F2＝4.5N的水平推力作用下從上述位置由靜止開始向左運動，則剛要與擋板相碰時其速度多大？

（3）立方體碰到擋板后即停止運動，而輕桿帶著小球向左倒下碰地后反彈恰好能回到豎直位置，若小球與地面接觸的時間為t＝0.05s，則小球?qū)Φ孛娴钠骄鶝_擊力為多大？

（4）當(dāng)桿回到豎直位置時撤去F2，桿將靠在立方體左側(cè)漸漸向右倒下，最終立方體在通道內(nèi)的運動速度多大？

 

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科目：高中物理 來源：2012-2013學(xué)年江蘇省高三第一次質(zhì)量檢測物理試卷（解析版） 題型：計算題

（本小題14分）如圖所示為車站使用的水平傳送帶的模型，它的水平傳送帶的長度為L=8 m，傳送帶的皮帶輪的半徑均為R=0．2 m，傳送帶的上部距地面的高度為h=0．45 m，現(xiàn)有一個旅行包（視為質(zhì)點）以v0=10 m/s的初速度水平地滑上水平傳送帶。已知旅行包與皮帶之間的動摩擦因數(shù)為 µ=0．6． （g取10 m/s2．）試討論下列問題：

（1）若傳送帶靜止，旅行包滑到B端時，人若沒有及時取下，旅行包將從B端滑落。則包的落地點距B端的水平距離為多少?

（2）設(shè)皮帶輪順時針勻速轉(zhuǎn)動，并設(shè)水平傳送帶長度仍為8 m，旅行包滑上傳送帶的初速度恒為10 m/s。當(dāng)皮帶輪的角速度ω值在什么范圍內(nèi)，旅行包落地點距B端的水平距離始終為（1）中所求的水平距離?若皮帶輪的角速度ω1=40 rad/s，旅行包落地點距B端的水平距離又是多少?

（3）設(shè)皮帶輪以不同的角速度順時針勻速轉(zhuǎn)動，在圖所示的坐標(biāo)系中畫出旅行包落地點距B端的水平距離s隨皮帶輪的角速度ω變化的圖象．

 

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科目：高中物理 來源：2013屆廣東省廣州市高二上學(xué)期期中考試物理卷 題型：選擇題

（本題14分）如圖所示，AB為水平軌道，A、B間距離s=1m，BCD是半徑為R=0.2m的豎直半圓形軌道，B為兩軌道的連接點，D為軌道的最高點，整個軌道處于豎直向下的勻強電場中，場強大小為E=。一帶正電的小物塊質(zhì)量為m=0.5kg，它與水平軌道間的動摩擦因數(shù)均為μ=0.1。小物塊在F=10N的水平恒力作用下從A點由靜止開始運動，到達(dá)B點時撤去力F，小物塊剛好能到達(dá)D點，試求：(g=10m/s2)

（1）撤去F時小物塊的速度大小；

（2）在半圓形軌道上小物塊克服摩擦力做的功。

 

 

 

 

 

 

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