一、單選題
1.以的水平初速度拋出的物體,飛行一段時間后,打在傾角為的斜面上,此時速度方向與斜面夾角為,如圖所示,則物體在空中飛行的時間為不計空氣阻力,g取)( )

A.
B.
C.
D.
【答案】B
【解析】
小球打在傾角θ為30°的斜面上,速度方向與斜面夾角α為60°,有幾何關(guān)系可知,速度與水平方向的夾角為30°,將該速度分解:,又有:,聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)解得:,故B正確,ACD錯誤。

2.一質(zhì)點做速度逐漸增大的勻加速直線運動,在時間間隔內(nèi)位移為,動能變?yōu)樵瓉淼?倍。該質(zhì)點的加速度為( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【詳解】設(shè)質(zhì)點的初速度為v,則動能
,
由于末動能變?yōu)樵瓉淼?倍,則可知,末速度為原來的3倍,故有:
,
故平均速度為:

根據(jù)位移公式可知:,聯(lián)立解得:,
根據(jù)加速度定義可知:,故C正確。

3.如圖,光滑圓軌道固定在豎直面內(nèi),一質(zhì)量為m的小球沿軌道做完整的圓周運動。已知小球在最低點時對軌道的壓力大小為N1,在高點時對軌道的壓力大小為N2.重力加速度大小為g,則N1–N2的值為

A. 3mg B. 4mg C. 5mg D. 6mg
【答案】D
【解析】
試題分析:在最高點,根據(jù)牛頓第二定律可得,在最低點,根據(jù)牛頓第二定律可得,從最高點到最低點過程中,機械能守恒,故有,聯(lián)立三式可得
考點:考查機械能守恒定律以及向心力公式
【名師點睛】根據(jù)機械能守恒定律可明確最低點和最高點的速度關(guān)系;再根據(jù)向心力公式可求得小球在最高點和最低點時的壓力大小,則可求得壓力的差值.要注意明確小球在圓環(huán)內(nèi)部運動可視為繩模型;最高點時壓力只能豎直向下.
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4.如圖,半圓形光滑軌道固定在水平地面上,半圓的直徑與地面垂直,一小物塊以速度v從軌道下端滑入軌道,并從軌道上端水平飛出,小物塊落地點到軌道下端的距離與軌道半徑有關(guān),此距離最大時,對應(yīng)的軌道半徑為(重力加速度為g)( )

A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【分析】
根據(jù)動能定理得出物塊到達最高點的速度,結(jié)合高度求出平拋運動的時間,從而得出水平位移的表達式,結(jié)合表達式,運用二次函數(shù)求極值的方法得出距離最大時對應(yīng)的軌道半徑。
【詳解】設(shè)半圓的半徑為R,根據(jù)動能定理得:?mg?2R=mv′2?mv2,離開最高點做平拋運動,有:2R=gt2,x=v′t,聯(lián)立解得: ,可知當(dāng)R=時,水平位移最大,故B正確,ACD錯誤。故選B。
【點睛】本題考查了動能定理與圓周運動和平拋運動的綜合運用,得出水平位移的表達式是解決本題的關(guān)鍵,本題對數(shù)學(xué)能力的要求較高,需加強這方面的訓(xùn)練。

5.已知地球質(zhì)量為月球質(zhì)量的81倍,地球半徑約為月球半徑的4倍。若在月球和地球表面同樣高度處,以相同的初速度水平拋出物體,拋出點與落地點間的水平距離分別為和,則 :約為  
A. 9:4 B. 6:1 C. 3:2 D. 1:1
【答案】A
【解析】
設(shè)月球質(zhì)量為,半徑為,地球質(zhì)量為M,半徑為R.
已知,,
根據(jù)萬有引力等于重力得:
則有:
因此…①
由題意從同樣高度拋出,…②
聯(lián)立①、②解得:
在地球上的水平位移
在月球上的;
因此得到:,故A正確,BCD錯誤。
點睛:根據(jù)萬有引力等于重力,求出月球表面重力加速度和地球表面重力加速度關(guān)系,運用平拋運動規(guī)律求出兩星球上水平拋出的射程之比。

6. 如圖,一半徑為R的半圓形軌道豎直固定放置,軌道兩端等高;質(zhì)量為m的質(zhì)點自軌道端點P由靜止開始滑下,滑到最低點Q時,對軌道的正壓力為2mg,重力加速度大小為g.質(zhì)點自P滑到Q的過程中,克服摩擦力所做的功為( )

A. mgR B. mgR C. mgR D. mgR
【答案】C
【解析】
試題分析:據(jù)題意,質(zhì)點在位置P是具有的重力勢能為:;當(dāng)質(zhì)點沿著曲面下滑到位置Q時具有的動能為:,此時質(zhì)點對軌道壓力為:,由能量守恒定律得到:,故選項C正確。
考點:能量守恒定律、圓周運動
【名師點睛】本題分析的關(guān)鍵是找出質(zhì)點在初始位置是的機械能和在末位置時的機械能,兩個位置機械能只差就等于摩擦力做的功的大小即;但在球末位置時的動能時需要用到圓周運動規(guī)律,,由此式可以求出在末位置的速度,也就可以求解此位置的動能大小了。

7.靠近地面運行的近地衛(wèi)星的加速度大小為a1,地球同步軌道上的衛(wèi)星的加速度大小為a2,赤道上隨地球一同運轉(zhuǎn)(相對地面靜止)的物體的加速度大小為a3,則( ?。?br /> A. a1=a3>a2 B. a1>a2>a3 C. a1>a3>a2 D. a3>a2>a1
【答案】B
【解析】
【分析】
題中涉及三個物體:地球赤道上有一隨地球的自轉(zhuǎn)而做圓周運動物體3、繞地球表面附近做圓周運動的近地衛(wèi)星1、地球同步衛(wèi)星2;物體3與衛(wèi)星1轉(zhuǎn)動半徑相同,物體3與同步衛(wèi)星2轉(zhuǎn)動周期相同,從而即可求解。
【詳解】地球上的物體3自轉(zhuǎn)和同步衛(wèi)星2的周期相等為24h,則角速度相等,即ω2=ω3,而加速度由a=rω2,得a2>a3;同步衛(wèi)星2和近地衛(wèi)星1都靠萬有引力提供向心力而公轉(zhuǎn),根據(jù),得,知軌道半徑越大,角速度越小,向心加速度越小,則a1>a2,綜上B正確;故選B。
【點睛】本題關(guān)鍵要將赤道上自轉(zhuǎn)物體3、地球同步衛(wèi)星2、近地衛(wèi)星1分為三組進行分析比較,最后再綜合;一定不能將三個物體當(dāng)同一種模型分析,否則會使問題復(fù)雜化。

8.一個不穩(wěn)定的原子核質(zhì)量為M,處于靜止狀態(tài).放出一個質(zhì)量為m的粒子后反沖.已知放出的粒子的動能為E0,則原子核反沖的動能為( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【詳解】放出質(zhì)量為粒子后,剩余質(zhì)量為,該過程動量守恒,則有:

放出的粒子的動能為:

原子核反沖的動能:

聯(lián)立解得:

A.與分析不符,不符合題意;
B.與分析不符,不符合題意;
C.與分析相符,符合題意;
D.與分析不符,不符合題意。

9.“嫦娥五號”探測器由軌道器.返回器.著陸器等多個部分組成.探測器預(yù)計在2017年由“長征五號”運載火箭在中國文昌衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空,自動完成月面樣品采集,并從月球起飛,返回地球.若已知月球半徑為R,“嫦娥五號”在距月球表面高度為R的圓軌道上飛行,周期為T,萬有引力常量為G,下列說法正確的是( ?。?br /> A. 月球質(zhì)量 B. 月球表面重力加速度為
C. 月球密度為 D. 月球第一宇宙速度為
【答案】A
【解析】
對探測器萬有引力提供向心力,根據(jù)牛頓第二定律:,解得:,故A錯誤;月球表面重力等于萬有引力:,可得的重力加速度為:,故B正確;月球的密度:,故C錯誤;月球的第一宇宙速度為月球表面的環(huán)繞速度,根據(jù)牛頓第二定律可得:,解得:,故D錯誤。所以B正確,ACD錯誤。

10. 如圖所示,一很長,不可伸長的柔軟輕繩跨過光滑定滑輪,繩兩端各系一小球a和b,a球質(zhì)量為m,靜置于地面;b球質(zhì)量為2m,用手托住,高度為h,此時輕繩剛好拉緊,從靜止開始釋放b后,a可能達到的最大高度為

A. B. h C. D.
【答案】C
【解析】
試題分析:當(dāng)b球落地瞬間時,兩球組成的系統(tǒng),機械能守恒,故有,解得,之后由于繩子變松,小球a做豎直上拋運動,故根據(jù)機械能守恒定律可得,解得,所以小球上升的最大高度為,C正確;
考點:考查了機械能守恒定律的應(yīng)用
【名師點睛】本題可以分為兩個過程來求解,首先根據(jù)ab系統(tǒng)的機械能守恒,可以求得a球上升h時的速度的大小,之后,b球落地,a球的機械能守恒,從而可以求得a球上升的高度的大小

二、多選題
11.一輛小汽車在水平路面上由靜止啟動,在前5s內(nèi)做勻加速直線運動,5s末達到額定功率,之后保持以額定功率運動其圖象如圖所示已知汽車的質(zhì)量為,汽車受到地面的阻力為車重的倍,則以下說法正確的是  

A. 汽車在前5s內(nèi)的牽引力為
B. 汽車速度為時的加速度為
C. 汽車的額定功率為100?kW
D. 汽車的最大速度為80?
【答案】AC
【解析】
由速度時間圖線知,勻加速運動的加速度大小a=m/s2=4m/s2,根據(jù)牛頓第二定律得,F(xiàn)-f=ma,解得牽引力F=f+ma=1000+4000N=5000N,故A正確。汽車的額定功率P=Fv=5000×20W=100000W=100kW,汽車在25m/s時的牽引力F′=N=4000N,根據(jù)牛頓第二定律得,加速度,故B錯誤,C正確。當(dāng)牽引力等于阻力時,速度最大,則最大速度,故D錯誤。故選AC。
點睛:本題考查了汽車恒定加速度啟動的問題,理清整個過程中的運動規(guī)律,結(jié)合牛頓第二定律和運動學(xué)公式綜合求解,知道牽引力等于阻力時,汽車的速度最大.

12.如圖所示,質(zhì)量分別為m和2m的A、B兩個木塊間用輕彈簧相連,放在光滑水平面上,A靠緊豎直墻.用水平力F將B向左壓,使彈簧被壓縮一定長度,靜止后彈簧儲存的彈性勢能為E.這時突然撤去F,關(guān)于A、B和彈簧組成的系統(tǒng),下列說法中正確的是(  )

A. 撤去F后,系統(tǒng)動量守恒,機械能守恒
B. 撤去F后,A離開豎直墻前,系統(tǒng)動量不守恒,機械能守恒
C. 撤去F后,A離開豎直墻后,彈簧的彈性勢能最大值為
D. 撤去F后,A離開豎直墻后,彈簧的彈性勢能最大值為E
【答案】BC
【解析】
試題分析:撤去F后,A離開豎直墻前,由于系統(tǒng)受到墻壁向右的作用力,所以系統(tǒng)動量不守恒,由于只有彈力做功,所以機械能守恒;撤去F后,A離開豎直墻后,當(dāng)兩者共速時,彈簧彈性勢能最大,此時,,,即此時彈簧的彈性勢能最大值為E/3。選項BC正確。
考點:機械能守恒及動量守恒;能量守恒定律。

13.如圖,海王星繞太陽沿橢圓軌道運動,P為近日點,Q為遠日點,M、N為軌道短軸的兩個端點,運行的周期為T0,若只考慮海王星和太陽之間的相互作用,則海王星在從P經(jīng)過M、Q到N的運動過程中(  )

A. 從P到M所用時間等于
B. 從Q到N階段,機械能逐漸變大
C. 從P到Q階段,速率逐漸變小
D. 從M到N階段,萬有引力對它先做負功后做正功
【答案】CD
【解析】
【詳解】A.根據(jù)開普勒第二定律知,海王星在近日點P的速度最大,在遠日點Q的速度最小,則海王星在PM段的速度大小大于MQ段的速度大小,由軌跡的對稱性,則PM段的時間小于MQ段的時間,而運行的周期為T0,所以P到M所用的時間小于,故A錯誤。
B.從Q到N的過程中,由于只有萬有引力做功,機械能守恒,故B錯誤。
C.從P到Q階段,由機械能守恒知,海王星的勢能逐漸增大,則海王星運動的速率逐漸減小,故C正確。
D.根據(jù)萬有引力方向與速度方向的關(guān)系知,從M到N階段,萬有引力對它先做負功后做正功,故D正確。

14.兩根長度不同的細線下面分別懸掛兩個完全相同的小球A、B,細線上端固定在同一點,繞共同的豎直軸在水平面內(nèi)做勻速圓周運動已知A球細線跟豎直方向的夾角為,B球細線跟豎直方向的夾角為,下列說法正確的是  

A. 細線和細線所受的拉力大小之比為:1
B. 小球A和B的向心力大小之比為1:3
C. 小球A和B的角速度大小之比為1:1
D. 小球A和B的線速度大小之比為1:
【答案】BC
【解析】
A項:兩球在水平面內(nèi)做圓周運動,在豎直方向上的合力為零,由:TAcos30°=mg,TBcos60°=mg,則,TB=2mg,所以,故A錯誤;
B項:小球A做圓周運動的向心力FnA=mgtan30°=,小球B做圓周運動的向心力FnB=mgtan60°=,可知小球A、B的向心力之比為1:3,故B正確;
C、D項:根據(jù)mgtanθ=m?htanθ?ω2= 得,角速度,線速度可知角速度之比為1:1,線速度大小之比為1:3,故C正確,D錯誤。
點晴:小球在水平面內(nèi)做圓周運動,抓住豎直方向上的合力為零,求出兩細線的拉力大小之比.根據(jù)合力提供向心力求出向心力大小之比,結(jié)合合力提供向心力求出線速度和角速度的表達式,從而得出線速度和角速度之比。

15.物體在水平恒力F作用下沿粗糙水平地面由靜止開始運動,在時刻撤去恒力物體運動的圖象如圖重力加速度,則  

A. 物體在3s內(nèi)的位移
B. 恒力F與摩擦力f大小之比F::1
C. 物體與地面的動摩擦因數(shù)為
D. 3s內(nèi)恒力做功與克服摩擦力做功之比:
【答案】BC
【解析】
物體在3s內(nèi)的位移 ,選項A錯誤;根據(jù)動量定理:,即: ,解得:F:f=3:1,選項B正確;物體在1-3s內(nèi)的加速度為: ,根據(jù)可得,物體與地面的動摩擦因數(shù)為,選項C正確;根據(jù)動能定理1-3s內(nèi) ,則3s內(nèi)恒力做功WF與克服摩擦力做功Wf之比WF:Wf=1:1,故選項D錯誤;故選BC.

16.如圖所示,三個小球A、B、C的質(zhì)量均為m,A與B、C間通過鉸鏈用輕桿連接,桿長為L,B、C置于水平地面上,用一輕質(zhì)彈簧連接,彈簧處于原長.現(xiàn)A由靜止釋放下降到最低點,兩輕桿間夾角α由60°變?yōu)?20°,A、B、C在同一豎直平面內(nèi)運動,彈簧在彈性限度內(nèi),忽略一切摩擦,重力加速度為g.則在此過程中

A. A的動能達到最大前,B受到地面的支持力小于mg
B. A的動能最大時,B受到地面的支持力等于mg
C. 彈簧的彈性勢能最大時,A的加速度方向豎直向下
D. 彈簧的彈性勢能最大值為mgL
【答案】AB
【解析】
A的動能最大時,設(shè)B和C受到地面的支持力大小均為F,此時整體在豎直方向受力平衡,可得2F=3mg,所以,在A的動能達到最大前一直是加速下降,處于失重情況,所以B受到地面的支持力小于,故AB正確;當(dāng)A達到最低點時動能為零,此時彈簧的彈性勢能最大,A的加速度方向向上,故C錯誤;A球達到最大動能后向下做減速運動,到達最低點時三個小球的動能均為零,由機械能守恒定律得,彈簧的彈性勢能為Ep=mg(Lcos 30°-Lcos 60°)=,故D錯誤。所以AB正確,CD錯誤。

三、實驗題探究題
17.某中學(xué)實驗小組采用如圖1所示的裝置探究功與速度的關(guān)系,小車在橡皮筋的作用下彈出后,沿木板滑行。打點計時器工作頻率為50Hz。

(1)實驗中木板略微傾斜,這樣做______。
A. 是為了使釋放小車后,小車能勻加速下滑
B. 是為了增大小車下滑的加速度
C. 可使得橡皮筋做的功等于合外力對小車做的功
D. 可使得橡皮筋松弛后小車做勻速運動
(2)實驗中先后用同樣的橡皮筋1條、2條、3條……,并起來掛在小車的前端進行多次實驗,每次都要把小車拉到同一位置再釋放小車。把第1次只掛1條橡皮筋對小車做的功記為W,第2次掛2條橡皮筋時橡皮筋對小車做的功為2W,……;橡皮筋對小車做功后而獲得的速度可由打點計時器打出的紙帶測出。根據(jù)第4次實驗的紙帶(如圖2所示,圖中的點皆為計時點)求得小車獲得的速度為_________m/s(保留兩位有效數(shù)字)。
(3)若根據(jù)多次測量數(shù)據(jù)畫出的W-v圖象如圖所示,根據(jù)圖線形狀可知,對W與v的關(guān)系作出猜想肯定不正確的是_________。

A. W∝ ?????? B. W∝ ????
C. W∝ ??????? D. W∝
【答案】 (1). (1)CD (2). (2)2.0 (3). (3)AB
【解析】
【詳解】:(1)使木板傾斜,小車受到的摩擦力與小車所受重力的分量大小相等,在不施加拉力時,小車在斜面上受到的合力為零,小車可以在斜面上靜止或做勻速直線運動;小車與橡皮筋連接后,小車所受到的合力等于橡皮筋的拉力,橡皮筋對小車做的功等于合外力對小車做的功,故AB錯誤,CD正確;
(2)各點之間的距離相等的時候小車做勻速直線運動,由圖可以知道,兩個相鄰的點之間的距離是4.00cm時做勻速直線運動,打點時間間隔為:,小車速度為: .
(3)根據(jù)圖象結(jié)合數(shù)學(xué)知識可知,該圖象形式和 (n=2,3,4)形式相似,故AB錯誤;CD正確;

18.碰撞一般分為彈性碰撞和非彈性碰撞,發(fā)生彈性碰撞時,系統(tǒng)的動量守恒,機械能也守恒;發(fā)生非彈性碰撞時,系統(tǒng)的動量守恒,但機械能不守恒。為了判斷碰撞的種類,某實驗興趣小組用如圖“碰撞實驗器”設(shè)計了如下實驗。實驗步驟如下:

①按照如圖所示的實驗裝置圖,安裝實物圖。
②調(diào)整斜槽末端水平,O為斜槽末端豎直投影。
③在軌道上固定一擋板S,從貼緊擋板S處由靜止釋放質(zhì)量為m1的小球 1,小球1落在P點,用刻度尺測得P點與O點距離2L。
④在裝置末端放置一個大小與小球1相同的小球2,其質(zhì)量為m2?,F(xiàn)仍從S處靜止釋放小球1,小球1與小球2發(fā)生正碰,小球2落在N點,小球1落在M點,測得OM為L,ON為3L。
(1)若入射小球質(zhì)量為,半徑為r1,被碰小球質(zhì)量為,半徑為r2,則要求_______。
A. ;
B.;
C.;
D.;
(2)小球1與小球2的質(zhì)量之比∶=____。
(3)若兩小球均看作質(zhì)點,以兩球為系統(tǒng),碰前系統(tǒng)初動能Ek0=____,碰后系統(tǒng)末動能Ek=____,則系統(tǒng)機械能 _____(選填“守恒”或“不守恒”),可以得出兩球的碰撞是____碰撞。(Ek0、Ek用題目中字母H、m2、L和重力加速度g表示)
【答案】 (1). C (2). 3:1 (3). (4). (5). 守恒 (6). 彈性
【解析】
【詳解】(1)[1]在小球碰撞過程中水平方向動量守恒,有:

在碰撞過程中機械能守恒,則有:

解得:,要碰后入射小球的速度,即有:

則有:,為了使兩球發(fā)生正碰,兩小球的半徑相同,所以;
A.; 與分析不符,不符合題意;
B.; 與分析不符,不符合題意;
C.;與分析相符,符合題意;
D.;與分析不符,不符合題意。
(2)[2]球1運動到斜槽末端的速度為,在空中做平拋運動,水平方向有:

豎直方向有:

解得:
由于球1兩次均從同一高度自由下滑,到斜槽末端的速度均為,設(shè)球1與球2碰撞后速度分別為和,碰后兩球在空中均做平拋運動,根據(jù)平拋運動規(guī)律可得:


碰撞前后球1和球2組成的系統(tǒng)動量守恒,以向右為正方向,由動量守恒定律得:

即有:

解得:
(3)[3]以兩球為系統(tǒng),碰前系統(tǒng)初動能:

[4]碰后系統(tǒng)末動能:

[5][6]顯然,在碰撞過程中系統(tǒng)機械能守恒,兩球碰撞是彈性碰撞。

四、計算題
19.如圖所示,一傾角θ=37°的斜面底端與一傳送帶左端相連于B點,傳送帶以v=6m/s的速度順時針轉(zhuǎn)動,有一小物塊從斜面頂端點以υ0=4m/s的初速度沿斜面下滑,當(dāng)物塊滑到斜面的底端點時速度恰好為零,然后在傳送帶的帶動下,從傳送帶右端的C點水平拋出,最后落到地面上的D點,已知斜面長度L1=8m,傳送帶長度L2=18m,物塊與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)μ2=0.3,(sin37°=0.6,cos37°=0.8,g=10m/s2)。

(1)求物塊與斜而之間的動摩擦因數(shù)μl;
(2)求物塊在傳送帶上運動時間;
(3)若物塊在D點的速度方向與地面夾角為a=53°,求C點到地面的高度和C、D兩點間的水平距離。
【答案】(1)
(2)4s;
(3)4.8m.
【解析】
試題分析:(1)從A到B由動能定理即可求得摩擦因數(shù)
(2)由牛頓第二定律求的在傳送帶上的加速度,判斷出在傳送帶上的運動過程,由運動學(xué)公式即可求的時間;
(3)物體做平拋運動,豎直方向自由落體運動,
解:(1)從A到B由動能定理可知

代入數(shù)據(jù)解得
(2)物塊在傳送帶上由牛頓第二定律:μ2mg=ma
a=
達到傳送帶速度所需時間為t=s
加速前進位移為<18m
滑塊在傳送帶上再勻速運動
勻速運動時間為
故經(jīng)歷總時間為t總=t+t′=4s
(3)設(shè)高度為h,則豎直方向獲得速度為

聯(lián)立解得h=3.2m
下落所需時間為
水平位移為xCD=vt″=6×0.8s=4.8m
答:(1)求物塊與斜而之間的動摩擦因數(shù)μl為
(2)求物塊在傳送帶上運動時間為4s;
(3)若物塊在D點的速度方向與地面夾角為a=53°,C點到地面的高度為3.2m和C、D兩點間的水平距離為4.8m.
【點評】本題主要考查了動能定理、平拋運動的基本規(guī)律,運動學(xué)基本公式的應(yīng)用,要注意傳動帶順時針轉(zhuǎn)動時,要分析物體的運動情況,再根據(jù)運動學(xué)基本公式求解.

20.在光滑水平面上靜止有質(zhì)量均為m的木板AB和滑塊CD,木板AB上表面粗糙,滑塊CD上表面是光滑的圓弧,他們緊靠在一起,如圖所示一個可視為質(zhì)點的物塊P,質(zhì)量也為m,它從木板AB的右端以初速度滑上木板,過B點時速度為,然后又滑上滑塊CD,最終恰好能滑到滑塊CD圓弧的最高點C處若物體P與木板AB間的動摩擦因數(shù)為,求:

物塊滑到B處時木板AB的速度的大?。?br /> 木板AB的長度L;
滑塊CD最終速度的大?。?br /> 【答案】(1) (2) (3)
【解析】
試題分析:(1)物塊P在AB上滑動時,三個物體組成的系統(tǒng)動量守恒,以向左為正方向,由動量守恒定律有:mv0=mv0+2mv1,解得:v1=v0;
(2)由能量守恒定律有:μmgL=mv02-m(v0)2-?2m(v0)2,解得:;
(3)設(shè)物體P與滑塊CD分離瞬間,物體P的速度為v1′,在它們相互作用的過程中,以向左為正方向,在水平方向上,由動量守恒定律有:mv0+mv1=mv1′+mv2,
由能量守恒定律有:m(v0)2+mv12=mv1′2+mv22,解得:v1′=v0,v2=v0,可見,物體P與滑塊CD交換速度后,物體P和木板AB都以v0速度同方向作勻速運動,無法再追上滑塊CD,故滑塊CD最終速度v2應(yīng)為v0
考點:動量守恒定律;能量守恒定律
【名師點睛】本題考查了動量守恒定律的應(yīng)用,分析清楚物體的運動過程、正確選擇研究對象與過程、應(yīng)用動量守恒定律、能量守恒定律、機械能守恒定律即可正確解題。

21.如圖所示,半徑R=0.4m的光滑圓弧軌道BC固定在豎直平面內(nèi),軌道的上端點B和圓心O的連線與水平方向的夾角θ=30°,下端點C為軌道的最低點且與粗糙水平面相切,一根輕質(zhì)彈簧的右端固定在豎直擋板上。質(zhì)量m=0.1kg的小物塊(可視為質(zhì)點)從空中的A點以v0=2m/s的速度被水平拋出,恰好從B點沿軌道切線方向進入軌道,經(jīng)過C點后沿水平面向右運動至D點時,彈簧被壓縮至最短,此時彈簧的彈性勢能Epm=0.8J,已知小物塊與水平面間的動摩擦因數(shù)μ=0.5,g取10m/s2.求:

(1)小物塊從A點運動至B點的時間;
(2)小物塊經(jīng)過圓弧軌道上的C點時,對軌道的壓力大?。?br /> (3)C、D兩點間的水平距離L。
【答案】(1)0.35s (2)8N (3)1.2m
【解析】
(1)小物塊恰好從B端沿切線方向進入軌道,據(jù)幾何關(guān)系有:
解得:
(2) .
小物塊由B運動到C,據(jù)動能定理有:mgR(1+sinθ)=mυC2-mυB2
在C點處,據(jù)牛頓第二定律有
聯(lián)立兩式代入數(shù)據(jù)解得NC=8N.
(3)從C點到D點,由動能定理可知:
解得:L=1.2 m



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