一足够长的粗细均匀的杆被一细绳吊于高处,杆下端离地面高H,上端套一个细环,如图所示。断开轻绳,杆和环自由下落,假设杆与地面发生碰撞时触地时间极短,无动能损失,杆立即获得等大反向的速度。已知杆和环的质量均为m,相互间最大静摩擦力等于滑动摩擦力kmg(重力加速度为g,k>1)。杆在整个过程中始终保持竖直,空气阻力不计。求:
18.次与地面碰撞弹起上升的过程中,环的加速度
19.面第二次碰撞前的瞬时速度
20.绳到杆和环静止,摩擦力对环和杆做的总功
9.如图所示,A、B两物体的质量分别为m和2m,中间用轻弹簧相连,A、B两物体与水平面间的动摩擦因数均为μ,在水平推力F作用下,A、B一起以加速度向右做匀加速直线运动.当突然撤去推力F的瞬间,A、B两物体的加速度大小分别为( )
1.将物体以某一速度竖直向上抛出,到达最高点后返回,运动过程中所受空气阻力与速度成正比.重力加速度取10m/s2,取向上方向为正方向.则此物体的加速度随时间变化的图象可能正确的是()
4.如图,在倾角为α的固定光滑斜面上,有一用绳子栓着的长木板,木板上站着一只猫.已知木板的质量是猫的质量的2倍.当绳子突然断开时,猫立即沿着板向上跑,以保持其相对斜面的位置不变.则此时木板沿斜面下滑的加速度为( )
杆上升过程中,环的加速度为a,则
kmg-mg=ma 得:a=(k-1)g,方向竖直向上 (4分)
在棒上升的过程中,环要受到重力的作用,同时由于环向下运动而棒向上运动,环还要受到棒的向上的摩擦力的作用,根据牛顿第二定律列式可以求得加速度的大小.
本题综合性较强,涉及多过程运动分析,难点在于分析棒和环的相对运动,进而得出位移,最后一个重要知识点是摩擦生热的计算,可对系统运用能量守恒定律研究
棒第一次落地的速度大小为v1 ,则
得
棒弹起后的加速度为a′,则
mg+kmg=ma′ 得:a′=(k+1)g,方向竖直向下
从落地经时间t1达到共同速度,则
得
共同速度为
棒上升的高度
所以棒第二次落地时的速度 方向竖直向下 (7分)
在下落的过程中,棒、环系统机械能守恒,由此求得棒第一次落地的速度大小.当棒触地反弹时,环将继续下落,棒、环之间存在相对滑动,由牛顿第二定律求得两者的加速度.由速度时间公式求得环与棒将在空中达到相同速度.由运动学公式求得上升的最大高度.从最高点棒和环一起自由下落,由运动学公式求解棒与地面第二次碰撞前的瞬时速度.
本题综合性较强,涉及多过程运动分析,难点在于分析棒和环的相对运动,进而得出位移,最后一个重要知识点是摩擦生热的计算,可对系统运用能量守恒定律研究
解法一:
在第一次弹起到落地的过程中环下降的高度:
环第一次相对棒的位移为:
第二次弹起经t2达到共同速度,则
得
共同速度为
棒上升的高度
环下降的高度
环第二次相对棒的位移为
以此类推,可得
所以全程环相对杆的位移
摩擦力对环和杆做的总功 (8分)
解法二:
根据能量守恒:
所以
摩擦力对棒和环做的总功为
整个过程中能量的损失都是由于摩擦力对物体做的功,所以根据能量的守恒可以较简单的求得摩擦力对环及棒做的功.
本题综合性较强,涉及多过程运动分析,难点在于分析棒和环的相对运动,进而得出位移,最后一个重要知识点是摩擦生热的计算,可对系统运用能量守恒定律研究