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题型:解答题 题类: 难易度:困难

2024届广东省茂名市高州市高三下学期三模物理试卷

如图所示,倾角θ=37°的光滑斜面固定,斜面下端有固定挡板。质量分别为mA=2kg、mB=5kg的滑块A、B用轻弹簧相连放置在斜面上处于静止状态,滑块A与挡板接触。现将质量为mC=1kg的滑块C在斜面上与B相距d=3m处由静止释放,C与B发生弹性碰撞,碰后立即将C取走,B在斜面上做简谐运动。重力加速度g=10m/s2 , sin37°=0.6,弹簧的劲度系数为k=100N/m,且弹簧始终在弹性限度内,已知弹簧的弹性势能为(k为弹簧的劲度系数,x为弹簧的形变量),A、B、C可视为质点,求:

(1)物块C与B碰后瞬间的速度分别为多大;

(2)物块C与B碰后B做简谐运动的振幅;

(3)若物块C从斜面上某处由静止释放后,C与B碰后粘在一起做简谐运动且A恰好未离开挡板,求:

①A对挡板压力的最大值;

②物块C从斜面上由静止释放时与B的距离。

举一反三
阿特伍德机是由英国物理学家乔治·阿特伍德在1784年发表的《关于物体的直线运动和转动》一文中提出的,用于测量加速度及验证运动定律的机械。如图所示,一定滑轮两端分别与质量为3m的物体A和质量为m的物体B相连。不计轮轴间的摩擦力和空气阻力,假设绳子与轮轴间不会打滑。

(1)若不计滑轮质量,两物体均由静止释放,试求物体A下落高度h后,两物体的速度大小;

(2)类比是一种常见的解决物理问题的方式。若滑轮的质量不可忽略,由于其自身惯性的存在,其角速度增加的过程也会受到阻碍。因此我们可以用转动惯量I作为其转动过程中惯性大小的量度,用角加速度描述其转动加快过程中角速度的变化率;

a.在把物体视为质点时,我们可以利用牛顿第二定律描述合力与加速度的关系。类比这种关系,在刚体(形变可忽略的物体)的转动过程中,我们同样可以用类似的关系描述刚体的合力矩M(力矩是矢量,大小等于物体某点所受的力与其力臂的乘积,以使物体逆时针旋转的力矩方向为正方向)与角加速度(角速度的变化率)的关系。请根据角加速度的定义,类比线速度与角速度的关系,直接写出角加速度与半径为r的圆盘边缘的线加速度a的关系,并类比质点的牛顿第二定律,直接写出刚体转动过程中合力矩、转动惯量和角加速度的关系;

b.在把系统内各物体都视为质点时,我们可以利用机械能守恒描述物体重力势能与动能的相互转化。若考虑到刚体的转动动能,我们在使用机械能守恒的过程中,动能除了我们熟知的质点的平动动能以外,还需要加上有质量的刚体的转动动能。试类比质点的平动动能,写出刚体转动角速度为时刚体的转动动能

c.若滑轮的质量为m,半径为R,其转动惯量的表达式。请根据以上关系,求解考虑滑轮质量的前提下,与物体A相连的轻绳拉力大小 , 与物体B相连的轻绳拉力大小 , 以及物体A下落高度h后的速度大小。

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