综合题18.0分
理综

如图甲所示,物块与质量为m的小球通过不可伸长的轻质细绳跨过两等高定滑轮连接。物块置于左侧滑轮正下方的表面水平的压力传感装置上,小球与右侧滑轮的距离为。开始时物块和小球均静止,将此时传感装置的示数记为初始值。现给小球施加一始终垂直于段细绳的力,将小球缓慢拉起至细绳与竖直方向成60o角,如图乙所示,此时传感装置的示数为初始值的1.25倍;再将小球由静止释放,当运动至最低位置时,传感装置的示数为初始值的0.6倍.不计滑轮的大小和摩擦,重力加速度的大小为g。求:

28.物块的质量;

29.从释放到运动至最低位置的过程中,小球克服空气阻力所做的功。

第1小题正确答案及相关解析

正确答案

M=3m

解析

设开始时细绳的拉力大小为,传感装置的初始值为,物块质量为M,由平衡条件得

对小球,=mg    ①

对物块,+=Mg  ②

当细绳与竖直方向的夹角为时,设细绳的拉力大小为,传感装置的示数为,据题意可知,

=1.25,由平衡条件得

对小球,=    ③

对物块,+=Mg      ④

联立①②③④式,代入数据得

M=3m    ⑤

考查方向

物体的平衡;牛顿第二定律;动能定理

解题思路

由平衡条件分别对小球和物块列方程分析求解。

易错点

解方程组时要细心、认真。

第2小题正确答案及相关解析

正确答案

=0.1

解析

设小球运动至最低位置时速度的大小为v,从释放到运动至最低位置的过程中,小球克服阻力所做的功为,有动能定理得

    ⑥

在最低位置,设细绳的拉力大小为,传感装置的示数为,据题意可知,

=0.6,对小球,由牛顿第二定律得

-mg=     ⑦

对物块,由平衡条件得

+= Mg   ⑧

联立①②⑤⑥⑦⑧式,代入数据得

=0.1     ⑨

考查方向

物体的平衡;牛顿第二定律;动能定理

解题思路

先对物块由平衡条件求出拉力T,然后对小球由合力提供向心力求出速度v,最后又动能定理求出小球克服空气阻力所做的功。

易错点

小球克服阻力所做的功为为变力做功,要用动能定理求解。