(14分)如圖所示，質(zhì)量為m，邊長(zhǎng)為l的正方形平板與彈簧相連，彈簧的勁度系數(shù)為k，另一端固定于地面，平板處于平衡狀態(tài)。質(zhì)量為m的第一個(gè)小球從平臺(tái)以一定速度垂直于平板的左邊緣水平拋出，并與平板發(fā)生完全非彈性碰撞(設(shè)平臺(tái)與板間高度差為h，拋出點(diǎn)在平板的左邊緣正上方)。隔一段時(shí)間后，以相同速度拋出第二個(gè)小球。(假定在任何情況下平板始終保持水平，忽略平板在水平方向上的運(yùn)動(dòng)，且為方便計(jì)算起見(jiàn)，設(shè)h=3)

（1）求第一個(gè)小球落到平臺(tái)上形成的振子系統(tǒng)的周期和頻率；

（2）為了使第二個(gè)小球與平板不發(fā)生碰撞，其拋出速度的最小值為多少？

（3）在（2）的情況下，兩小球拋出的時(shí)間差是多少？

解析：

（1）碰撞前后小球與平板，總質(zhì)量為2m一起在新的平衡位置上下做簡(jiǎn)諧振動(dòng)，如圖中虛線所示

系統(tǒng)的周期為

系統(tǒng)的頻率為（式中ω為角頻率）

（2）碰撞前，第一個(gè)小球在豎直方向的速度為

發(fā)生完全彈性碰撞，豎直方向有近似動(dòng)量守恒

則碰撞后平板運(yùn)動(dòng)的速度為

振子振幅為

旋轉(zhuǎn)參考矢量與y軸負(fù)方向的夾角滿足

，則

設(shè)析運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)位置時(shí)第二個(gè)小球正好下落到這一高度，則第二個(gè)小球下落用時(shí)

由此可以求出兩者不發(fā)生碰撞時(shí)，第二個(gè)小球的最小拋出速度為

（3）第一個(gè)小球下落到平板用時(shí)

碰撞后平板從原平衡位置壓縮到最低位置用時(shí)

設(shè)兩球拋出的時(shí)間相差，則

考慮到板往復(fù)一次用時(shí)，第二個(gè)小球拋出時(shí)間可以是振子系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)時(shí)間大于一個(gè)周期后，則兩小球拋出的時(shí)間差為

          （n取非負(fù)整數(shù)）

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

（本題14分）如圖所示，AB為水平軌道，A、B間距離s=1m，BCD是半徑為R=0.2m的豎直半圓形軌道，B為兩軌道的連接點(diǎn)，D為軌道的最高點(diǎn)，整個(gè)軌道處于豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，場(chǎng)強(qiáng)大小為E=。一帶正電的小物塊質(zhì)量為m=0.5kg，它與水平軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ=0.1。小物塊在F=10N的水平恒力作用下從A點(diǎn)由靜止開始運(yùn)動(dòng)，到達(dá)B點(diǎn)時(shí)撤去力F，小物塊剛好能到達(dá)D點(diǎn)，試求：(g=10m/s2)

（1）撤去F時(shí)小物塊的速度大��；

（2）在半圓形軌道上小物塊克服摩擦力做的功。

 

 

 

 

 

 

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來(lái)源：2014屆貴州貴陽(yáng)北京師范大學(xué)貴陽(yáng)附屬中學(xué)高三上第一次月考物理試卷（解析版） 題型：計(jì)算題

(14分）如圖所示，質(zhì)量M=0.2kg的長(zhǎng)板靜止在水平地面上，與地面間動(dòng)摩擦因數(shù)μ1＝0.1，另一質(zhì)量m=0.1kg的帶正電小滑塊以v0=8m/s初速滑上長(zhǎng)木板，滑塊與長(zhǎng)木板間動(dòng)摩擦因數(shù)μ2＝0.5，小滑塊帶電量為q＝2×10－3C，整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程始終處于水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，電場(chǎng)強(qiáng)度E＝1×102N/C，（m/s2）求：

（1）剛開始時(shí)小滑塊和長(zhǎng)板的加速度大小各為多少.

（2）小滑塊最后停在距木板左端多遠(yuǎn)的位置.

（3）整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的熱量.

 

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來(lái)源：2012-2013學(xué)年上海市奉賢區(qū)高三11月調(diào)研測(cè)試物理試卷（解析版） 題型：計(jì)算題

(14分）如圖所示，高為0.3m的水平通道內(nèi)，有一個(gè)與之等高的質(zhì)量為M＝1.2kg表面光滑的立方體，長(zhǎng)為L(zhǎng)＝0.2m的輕桿下端用鉸鏈連接于O點(diǎn)，O點(diǎn)固定在水平地面上豎直擋板的底部（擋板的寬度可忽略），輕桿的上端連著質(zhì)量為m＝0.3kg的小球，小球靠在立方體左側(cè)。取g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8。

（1）為了使輕桿與水平地面夾角＝37°時(shí)立方體平衡且不動(dòng)，作用在立方體上的水平推力F1應(yīng)為多大？

（2）若立方體在F2＝4.5N的水平推力作用下從上述位置由靜止開始向左運(yùn)動(dòng)，則剛要與擋板相碰時(shí)其速度多大？

（3）立方體碰到擋板后即停止運(yùn)動(dòng)，而輕桿帶著小球向左倒下碰地后反彈恰好能回到豎直位置，若小球與地面接觸的時(shí)間為t＝0.05s，則小球?qū)Φ孛娴钠骄鶝_擊力為多大？

（4）當(dāng)桿回到豎直位置時(shí)撤去F2，桿將靠在立方體左側(cè)漸漸向右倒下，最終立方體在通道內(nèi)的運(yùn)動(dòng)速度多大？

 

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來(lái)源：2012-2013學(xué)年江蘇省高三第一次質(zhì)量檢測(cè)物理試卷（解析版） 題型：計(jì)算題

（本小題14分）如圖所示為車站使用的水平傳送帶的模型，它的水平傳送帶的長(zhǎng)度為L(zhǎng)=8 m，傳送帶的皮帶輪的半徑均為R=0．2 m，傳送帶的上部距地面的高度為h=0．45 m，現(xiàn)有一個(gè)旅行包（視為質(zhì)點(diǎn)）以v0=10 m/s的初速度水平地滑上水平傳送帶。已知旅行包與皮帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為 µ=0．6． （g取10 m/s2．）試討論下列問(wèn)題：

（1）若傳送帶靜止，旅行包滑到B端時(shí)，人若沒(méi)有及時(shí)取下，旅行包將從B端滑落。則包的落地點(diǎn)距B端的水平距離為多少?

（2）設(shè)皮帶輪順時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，并設(shè)水平傳送帶長(zhǎng)度仍為8 m，旅行包滑上傳送帶的初速度恒為10 m/s。當(dāng)皮帶輪的角速度ω值在什么范圍內(nèi)，旅行包落地點(diǎn)距B端的水平距離始終為（1）中所求的水平距離?若皮帶輪的角速度ω1=40 rad/s，旅行包落地點(diǎn)距B端的水平距離又是多少?

（3）設(shè)皮帶輪以不同的角速度順時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，在圖所示的坐標(biāo)系中畫出旅行包落地點(diǎn)距B端的水平距離s隨皮帶輪的角速度ω變化的圖象．

 

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來(lái)源：2013屆廣東省廣州市高二上學(xué)期期中考試物理卷 題型：選擇題

（本題14分）如圖所示，AB為水平軌道，A、B間距離s=1m，BCD是半徑為R=0.2m的豎直半圓形軌道，B為兩軌道的連接點(diǎn)，D為軌道的最高點(diǎn)，整個(gè)軌道處于豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，場(chǎng)強(qiáng)大小為E=。一帶正電的小物塊質(zhì)量為m=0.5kg，它與水平軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ=0.1。小物塊在F=10N的水平恒力作用下從A點(diǎn)由靜止開始運(yùn)動(dòng)，到達(dá)B點(diǎn)時(shí)撤去力F，小物塊剛好能到達(dá)D點(diǎn)，試求：(g=10m/s2)

（1）撤去F時(shí)小物塊的速度大��；

（2）在半圓形軌道上小物塊克服摩擦力做的功。

 

 

 

 

 

 

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊(cè)答案