过程在水平轨道上通过的路程为s,由动能定理得1mgH-μmgs=0-2mv21解得s=216m所以物体在水平轨道上运动了10个来回后,还有16m故离B点的距离s′=2m-16m=04m。答案1052411ms304m
11A、B两个木块叠放在竖直轻弹簧上,如图9所示,已知mA=mB=1kg,轻弹簧的劲度系数为100Nm。若在木块A上作用一个竖直向上的力F,使木块A
f由静止开始以2ms2的加速度竖直向上做匀加速运动。取g=10ms2。
图91求使木块A竖直向上做匀加速运动的过程中,力F的最大值是多少?2若木块A竖直向上做匀加速运动,直到A、B分离的过程中,弹簧的弹性势能减少了128J,则在这个过程中力F对木块做的功是多少?解析1以A为研究对象,由牛顿第二定律可得F-mAg+NBA=mAa,所以
当NBA=0时,F最大,即Fmax=mAg+mAa=12N。2初始位弹簧的压缩量为x1=mAg+mBg=020mk
A、B分离时,NAB=0,以B为研究对象可得Fk-mBg=mBa,解得Fk=12NFk此时x2=k=012mA、B上升的高度Δx=x1-x2=008m2A、B的速度vA=vB=v=2aΔx=52ms
以A、B作为一个整体,由动能定理得1WF+WFk-mA+mBgΔx=2mA+mBv2WFk=-ΔEp=128J解得WF=064J。答案112N2064J
12如图10所示,在竖直平面内固定有两个很靠近的同心圆形轨道,外圆ABCD光滑,内圆的上半部分B′C′D′粗糙,下半部分B′A′D′光滑。一质量为m=02kg的小球从外轨道的最低点A处以初速度v0向右运动,小球的直径略小于两圆的间距,小球运动的轨道半径R=02m,取g=10ms2。
f图101若要使小球始终紧贴着外圆做完整的圆周运动,初速度v0至少为多少?2若v0=3ms,经过一段时间后小球到达最高点,内轨道对小球的支持力FC=2N,则小球在这段时间内克服摩擦力做的功是多少?3若v0=31ms,经过足够长的时间后,小球经过最低点A时受到的支持力为多少?小球在整个运动过程中减少的机械能是多少?解析1设此情形下小球到达外轨道的最高点的最小速度为vC,则由牛顿第
二定律可得mv2Cmg=R112由动能定理可知-2mgR=2mv2C-mv02代入数据解得v0=10ms。2设此时小球到达最高点的速度为vC′,克服摩擦力做的功为W,则由牛顿第二定律可得mvC′2mg-FC=R112由动能定理可知-2mgR-W=2mv′C-2mv20代入数据解得W=01J3经足够长的时间后,小球在下半圆轨道内做往复运动。设小球经过最低点的速度为vA,受到的支持力为NA,则由动能定理可知1mgR=2mv2Amv2A根据牛顿第二定律可得NA-mg=R代入数据解得:NA=3mg=6N
f1设小球在r