如图所示,有一竖直固定在地面的透气圆筒,筒中有一轻弹簧,其下端固定,上端连接一质量为m的薄滑块,当滑块运动时,圆筒壁对滑块有阻力的作用,阻力的大小恒为f=mg(g为重力加速度)。在初始位置滑块静止,圆筒内壁对滑块的阻力为零,弹簧的长度为L。现有一质量也为m的物体从距地面2L处自由落下,与滑块发生碰撞,碰撞时间极短,碰撞后物体与滑块粘在一起立刻向下运动,运动到最低点后又被弹回向上运动,滑动到发生碰撞位置时速度恰好为零,弹簧始终在弹性限度内,不计空气阻力。求:
(1)物体与滑块碰后瞬间的速度大小;
(2)物体与滑块相碰过程中损失的机械能;
(3)碰撞后,在滑块向下运动到最低点的过程中弹弹性势能的变化量。
高一物理解答题困难题
如图所示,有一竖直固定在地面的透气圆筒,筒中有一轻弹簧,其下端固定,上端连接一质量为m的薄滑块,当滑块运动时,圆筒壁对滑块有阻力的作用,阻力的大小恒为f=mg(g为重力加速度)。在初始位置滑块静止,圆筒内壁对滑块的阻力为零,弹簧的长度为L。现有一质量也为m的物体从距地面2L处自由落下,与滑块发生碰撞,碰撞时间极短,碰撞后物体与滑块粘在一起立刻向下运动,运动到最低点后又被弹回向上运动,滑动到发生碰撞位置时速度恰好为零,弹簧始终在弹性限度内,不计空气阻力。求:
(1)物体与滑块碰后瞬间的速度大小;
(2)物体与滑块相碰过程中损失的机械能;
(3)碰撞后,在滑块向下运动到最低点的过程中弹弹性势能的变化量。
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如图有一个竖直固定在地面的透气圆筒,筒中有一劲度为k的轻弹簧,其下端固定,上端连接一质量为m的薄滑块,圆筒内壁涂有一层新型智能材料﹣﹣ER流体,它对滑块的阻力可调。起初,滑块静止,ER流体对其阻力为0,弹簧的长度为L,现有一质量也为m的物体从距地面2L处自由落下,与滑块碰撞后粘在一起向下运动,且向下运动的初速度为碰前速度的一半。为保证滑块做匀减速运动,且下移距离为时速度减为0,ER流体对滑块的阻力须随滑块下移而变。试求(忽略空气阻力):
(1)下落物体与滑块碰撞过程中系统损失的机械能;
(2)滑块向下运动过程中加速度的大小;
(3)在滑块下移停止之前的过程中,ER流体对滑块阻力的大小f与下滑距离d所满足的函数关系式。
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如图所示,质量为M的半圆柱体静止在水平地面上,质量为m的小物块在半圆柱体上处于平衡状态,小物块与一轻弹簧连接,弹簧的上端固定于墙上的O点。已知小物块与球心O′的连线与竖直方向成θ=45°角,弹簧的劲度系数为k,其与竖直方向的夹角也为θ.若小物块与半圆柱体之间接触是光滑的,求:
(1)弹簧的伸长量;
(2)半圆柱体所受地面的支持和摩擦力;
(3)为了保证半圆柱体能够静止在水平地面上,则半圆柱体与水平地面间的动摩擦因数至少为多少?(最大静摩擦力等于滑动摩擦力)
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某兴趣小组为探究“新型智能ER材料对物体运动的影响”,设计了如图所示的实验装置,有一个固定在水平地面上的透气圆筒.筒中有一原长L=0.2 m、劲度系数k=50 N/m的轻弹簧,其一端固定,另一端连接一质量为m=0.2 kg的滑块A.圆筒内壁涂有一层智能ER材料.它可以调节滑块与筒壁间的阻力.开始时滑块静止,弹簧处于原长,ER材料对其阻力为零.滑块B(大小略小于筒的直径)与A相距L,质量也为m,与水平面间的动摩擦因数为μ=0.5,水平向右的恒力F=3 N将B从静止推至a处并与A结合,粘合后速度为粘合前B滑块速度的一半;AB一起向右做匀减速运动(粘合时间忽略不计,F始终作用在B上),当粘合体右移至距a处d1=0.08 m的c处时速度减为零.忽略空气阻力,重力加速度g=10 m/s2.求:
(1)B滑到a处时的速度大小;
(2)B从初始位置运动到c处的时间;
(3)粘合体右移至距a处d2=0.03 m时ER材料对粘合体的阻力大小.
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如图所示,质量为M的框架放在水平地面上,一轻弹簧上端固定在框架上,下端 连接一个质量为m的小球,小球上下振动时框架始终没有跳起,当框架对地面压力为零瞬间,小球的加速度大小为
A. g B. C. 0 D.
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如图所示,质量为M的框架放在水平地面上,一轻弹簧上端固定在框架上,下端 连接一个质量为m的小球,小球上下振动时框架始终没有跳起,当框架对地面压力为零瞬间,小球的加速度大小为
A. g B. C. 0 D.
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如图所示,质量为M的框架放在水平地面上,一轻弹簧上端固定在框架上,下端 连接一个质量为m的小球,小球上下振动时框架始终没有跳起,当框架对地面压力为零瞬间,小球的加速度大小为
A. g B. C. 0 D.
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一轻弹簧竖直放置在地面上,轻弹簧下端与地面固定,上端放着一质量为 m 的水平钢板,先用一定的竖直力F把钢板进一步下压至稳定,某时刻撤去力F,从撤去时算起至钢板上升到最高点过程中(不计空气阻力),下列说法正确的是
A.钢板m在上升过程中的最高点恰为弹簧的原长处
B.钢板m在弹簧原长处钢板的速度最大
C.钢板m在上升过程中速度先增大,后一直减小
D.钢板m在上升过程中加速度先减小,后一直增大
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如图所示,质量分别为 2m、m 的小滑块 A、B,其中 A 套在固定的竖直杆上,B 静置于水平地面上,A、B 间通过铰链用长为 L 的刚性轻杆连接。一轻弹簧左端与 B 相连, 右端固定在竖直杆上,弹簧水平。当α=30°时,弹簧处于原长状态此时将 A 由静止释放, 下降到最低点时α变为 45°,整个运动过程中,A、B 始终在同一竖直平面内,弹簧在弹性限度内,忽略一切摩擦,重力加速度为 g。则 A 下降过程中( )
A. A、B 组成的系统机械能守恒
B. 弹簧弹性势能的最大值为
C. A 下降到最低点时 B 的速度达到最大
D. A 的速度达到最大值前,地面对 B 的支持力小于 3mg
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如图1所示,一光滑杆固定在底座上,构成支架,放置在水平地面上,光滑杆沿竖直方向,一轻弹簧套在光滑杆上,弹簧的劲度系数为k。一套在杆上的圆环从弹簧上端某处由静止释放,接触弹簧后,将弹簧压缩,弹簧的形变始终在弹性限度内。重力加速度为g,不计空气阻力。取圆环刚接触弹簧时的位置为坐标原点O,取竖直向下为正方向,建立x轴。
(1)在圆环压缩弹簧的过程中,圆环的加速度为a,位移为x,在图2中定性画出a随x变化关系的图象;
(2)结合(1)中图象所围“面积”的物理意义,论证当圆环运动到最低点时的加速度大小大于重力加速度大小;
(3)我们知道,以圆环、地球、弹簧组成的系统,动能、弹性势能和重力势能的总和保持不变。如果把弹性势能和重力势能的和称为系统的势能,并规定圆环处在平衡位置(此处圆环重力与弹簧弹力相等)时系统的势能为零,请根据“功是能量转化的量度”,求圆环运动到平衡位置下方距平衡位置距离为d时系统的势能。
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