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精英家教网光滑弯折杆ABC处于竖直平面内,分为倾斜部分AB与水平部分BC,在B点有一小段圆弧与两部分平滑连接,杆AB的倾斜角为37°.有50个相同的带孔小球套在AB杆上,小球能沿杆无碰撞地从AB段上下滑到BC段上,每个小球的质量均为m=0.02kg,直接d=1cm,现通过作用在最底部的1号小球的水平外力F,使所有小球都静止在AB杆上,此时1号小球球心离水平部分BC的高度H=20cm.(g取10m/s2)试求:
(1)水平外力F的大小;
(2)撤去外力F后,小球沿杆下滑,当第20号小球刚到达水平部分BC上时的速度大小?
分析:(1)对整体受力分析,根据共点力平衡求出水平外力的大小.
(2)对系统重力势能的减小量等于动能的增加量求出第20号小球刚到达水平部分BC上时的速度大小.
解答:解:(1)把50个小球当作一个整体进行受力分析,整体处于平衡状态得:
F=Gtan37°=7.5N.
(2)撤去外力后将整体沿杆下滑,各小球速度大小相等,且系统机械能守恒.取小球在BC杆上时重力势能为零.
Ep1-Ep2=
1
2
?50mv2

即:50mg(H+25dsin37°)-30mg×15d×sin37°=
1
2
50mv2

解得v=
5.92
m/s.
答:(1)水平外力F的大小为7.5N.
(2)撤去外力F后,小球沿杆下滑,当第20号小球刚到达水平部分BC上时的速度大小为
5.92
m/s.
点评:本题考查了共点力平衡和系统机械能守恒定律,难度中等,需加强训练.
练习册系列答案
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科目:高中物理 来源:江苏同步题 题型:计算题

光滑弯折杆ABC处于竖直平面内,分为倾斜部分AB与水平部分BC,在B点有一小段圆弧与两部分平滑连接,杆AB的倾斜角为37°。有50个相同的带孔小球套在AB杆上,小球能沿杆无碰撞地从AB段上下滑到BC段上,每个小球的质量均为m=0.02kg,直径d=1cm,现通过作用在最底部的1号小球的水平外力F,使所有小球都静止在AB杆上,此时1号小球球心离水平部分BC的高度H=20cm。(g取10m/s2) 试求 :
(1)水平外力F的大小;
(2)撤去外力F后,小球沿杆下滑,当第20号小球刚到达水平部分BC上时的速度大小?

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科目:高中物理 来源: 题型:

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(1)水平外力F的大小;

(2)撤去外力F后,小球沿杆下滑,当第20号小球刚到达水平部分BC上时的速度大小?

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科目:高中物理 来源:2010年江苏省高考物理模拟试卷(解析版) 题型:解答题

光滑弯折杆ABC处于竖直平面内,分为倾斜部分AB与水平部分BC,在B点有一小段圆弧与两部分平滑连接,杆AB的倾斜角为37°.有50个相同的带孔小球套在AB杆上,小球能沿杆无碰撞地从AB段上下滑到BC段上,每个小球的质量均为m=0.02kg,直接d=1cm,现通过作用在最底部的1号小球的水平外力F,使所有小球都静止在AB杆上,此时1号小球球心离水平部分BC的高度H=20cm.(g取10m/s2)试求:
(1)水平外力F的大小;
(2)撤去外力F后,小球沿杆下滑,当第20号小球刚到达水平部分BC上时的速度大小?

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