A.小球從B到C的過程中,對軌道的壓力逐漸增大
B.小球從A到C的過程中,重力的功率始終保持不變
C.小球的初速度v0=2gR
D.若小球初速度v0增大,小球有可能從B點(diǎn)脫離軌道
解析 小球恰好運(yùn)動至C點(diǎn),小球在C點(diǎn)vC=0
小球在圓弧BC上運(yùn)動到D點(diǎn)的受力分析如圖所示
小球從A到C動能定理-mg·2R=0-12mv02 v0=2gR,C錯
若小球在B點(diǎn)的速度滿足mgcsθ<mvB2R,則小球?qū)腂點(diǎn)脫離軌道,D對
2.[帶彈簧的能量問題/2021湖南/多選]如圖(a),質(zhì)量分別為mA、mB的A、B兩物體用輕彈簧連接構(gòu)成一個系統(tǒng),外力F作用在A上,系統(tǒng)靜止在光滑水平面上(B靠墻面),此時彈簧形變量為x.撤去外力并開始計(jì)時,A、B兩物體運(yùn)動的a-t圖像如圖(b)所示,S1表示0到t1時間內(nèi)A的a-t圖線與坐標(biāo)軸所圍面積大小,S2、S3分別表示t1到t2時間內(nèi)A、B的a-t圖線與坐標(biāo)軸所圍面積大小.A在t1時刻的速度為v0.下列說法正確的是( ABD )

圖(a) 圖(b)
A.0到t1時間內(nèi),墻對B的沖量等于mAv0
B.mA>mB
C.B運(yùn)動后,彈簧的最大形變量等于x
D.S1-S2=S3
解析 0到t1時間內(nèi),對A物體由動量定理得I=mAv0,而B物體處于靜止?fàn)顟B(tài),墻壁
對B的沖量等于彈簧彈力對A的沖量I,A正確;t1時刻后,B物體離開墻壁,t2時刻
A、B兩物體的加速度大小均達(dá)到最大,彈簧拉伸到最長,二者速度相同,由于此時
A、B兩物體所受彈簧彈力大小相等,而B的加速度大于A的,故由牛頓第二定律可
知,mA>mB,B正確;B運(yùn)動后,由圖可知任意時刻A的加速度大小小于其初始時刻
的加速度大小,因此彈簧的形變量始終小于初始時刻形變量x,故C錯誤;t2時刻A、
B共速,圖線與坐標(biāo)軸所圍面積表示速度的變化量的大小,故有S1-S2=S3, D正確.
3.[多運(yùn)動組合問題/2020上海]足夠長的斜面與水平面之間的夾角為θ=37°.質(zhì)量為2kg的物體靜止在斜面底端.在平行于斜面向上的外力F=24N的作用下沿斜面向上運(yùn)動,經(jīng)過2s后撤去外力F,物體與斜面間的動摩擦因數(shù)為0.5,且最大靜摩擦力可近似等于滑動摩擦力.取重力加速度大小g=10m/s2,sin37°=0.6.
(1)求物體在斜面上向上滑行的時間.
(2)求上行過程中撤去F前后物體受到的摩擦力做的功之比k.
(3)在s-t圖像中畫出減速階段的圖線.(t=0時,物體在s=0處)
(4)分析說明為什么物體動能與勢能相等的位置僅出現(xiàn)在物體沿斜面下滑的過程中,并求出該位置離斜面底端的距離L.(取斜面底端所在的水平面為零勢能面)
答案 (1)2.4s (2)5 (3)見解析 (4)說明見解析 1.2m
解析 (1)解法1:加速運(yùn)動階段有
F-mgsinθ-μmgcsθ=ma1
代入數(shù)據(jù)解得a1=2m/s2
末速度v1=a1t1=4m/s
減速運(yùn)動階段(撤去F后)有
-mgsinθ-μmgcsθ=ma2
代入數(shù)據(jù)解得a2=-10m/s2
時間t2=0-v1a2=0.4s
物體在斜面上向上滑行的時間t總=t1+t2=2.4s
解法2:對物體沿斜面向上運(yùn)動的整個過程,沿斜面方向由動量定理有
Ft1-(mgsinθ+μmgcsθ)t總=0-0
代入數(shù)據(jù)解得t總=2.4s
(2)解法1:公式法
上行過程中撤去F前物體受到的摩擦力做的功
Wf1=(-μmgcsθ)x1
其中x1=12a1t12=4m
上行過程中撤去F后物體受到的摩擦力做的功
Wf2=(-μmgcsθ)x2
其中x2=-v122a2=0.8m
所以上行過程中撤去F前后物體受到的摩擦力做的功之比k=5.
解法2:圖像法
物體上行過程的v-t圖像如圖1所示
圖1
根據(jù)圖線與坐標(biāo)軸所圍圖形的面積求位移:
x1=12×4×2m=4m
x2=12×4×0.4m=0.8m
所以上行過程中撤去F前后物體受到的摩擦力做的功之比k=fx1fx2=5.
圖2
(3)在s-t圖像中畫出減速階段的圖線如圖2所示.(t=0時,物體在s=0處)
(4)①加速上滑階段有Ep=mgssinθ,Ek=12mv2=ma1s,易知Ep>Ek,即勢能始終大于動能
②物體加速上滑結(jié)束時勢能大于動能,之后減速上滑,動能減小,勢能增大,故動能始終小于勢能.所以物體動能與勢能相等的位置不會出現(xiàn)在物體沿斜面上滑的過程中,即僅出現(xiàn)在物體沿斜面下滑的過程中.
③在物體沿斜面下滑的過程中,動能與勢能相等時有
(mgsinθ-μmgcsθ)·(x1+x2-L)=Ek
Ep=mgLsinθ
又Ep=Ek,代入數(shù)據(jù)解得L=1.2m.

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