综合题16.0分
物理

如图所示,在竖直面内有一个光滑弧形轨道,其末端水平,且与处于同一竖直面内光滑圆形轨道的最低端相切,并平滑连接。AB两滑块(可视为质点)用轻细绳拴接在一起,在它们中间夹住一个被压缩的微小轻质弹簧。两滑块从弧形轨道上的某一高度P点处由静止滑下,当两滑块刚滑入圆形轨道最低点时拴接两滑块的绳突然断开,弹簧迅速将两滑块弹开,其中前面的滑块A沿圆形轨道运动恰能通过圆形轨道的最高点,后面的滑块B恰能返回P点。已知圆形轨道的半径R= 0.72 m,滑块A的质量mA= 0.4 kg,滑块B的质量mB= 0.1 kg,重力加速度g取10 m/s2,空气阻力可忽略不计。

16. 求滑块A运动到圆形轨道最高点时速度的大小。

17.两滑块开始下滑时距圆形轨道底端的高度h。

18.弹簧在将两滑块弹开的过程中释放的弹性势能。

第1小题正确答案及相关解析

正确答案

解析

设滑块A恰能通过圆形轨道最高点时的速度大小为v2,根据牛顿第二定律有

mAg=mAv2== m/s

考查方向

牛顿第二定律;向心力;动能定理的应用.菁优

解题思路

下滑到圆形轨道最低点的过程运用动能定理列式即可求解

易错点

重点在于分析物体的运动过程,分过程灵活应用相应的物理规律;优先考虑动能定理、机械能守恒等注重整体过程的物理规律.

第2小题正确答案及相关解析

正确答案

0.8m

解析

设滑块A在圆形轨道最低点被弹出时的速度大小为v1,对于滑块A从圆形轨道最低点运动到最高点的过程,根据机械能守恒定律,有 mAv12=mAg•2R+mAv22v1=6 m/s。设滑块AB运动到圆形轨道最低点速度大小为v0,对滑块AB下滑到圆形轨道最低点的过程,根据动能定理,有(mA+mBgh=mA+mBv02。同理滑块B在圆形轨道最

考查方向

牛顿第二定律;向心力;动能定理的应用。菁优

解题思路

下滑到圆形轨道最低点的过程运用动能定理列式即可求解;根据牛顿第二定律列式,对于滑块A从圆形轨道最低点运动到最高点的过程,根据机械能守恒定律列式,联立方程即可求解;根据能量守恒定律求弹性势能。

易错点

重点在于分析物体的运动过程,分过程灵活应用相应的物理规律;优先考虑动能定理、机械能守恒等注重整体过程的物理规律。

第3小题正确答案及相关解析

正确答案

4J

解析

设弹簧将两滑块弹开的过程中释放的弹性势能为Ep,对于弹开两滑块的过程,根据机械能守恒定律,有  mA+mBv02 + Ep=mAv12 +mBv02 ,解得:Ep=4 J。

考查方向

牛顿第二定律;向心力;动能定理的应用。菁优

解题思路

下滑到圆形轨道最低点的过程运用动能定理列式即可求解;根据牛顿第二定律列式,对于滑块A从圆形轨道最低点运动到最高点的过程,根据机械能守恒定律列式,联立方程即可求解;根据能量守恒定律求弹性势能。

易错点

重点在于分析物体的运动过程,分过程灵活应用相应的物理规律;优先考虑动能定理、机械能守恒等注重整体过程的物理规律。