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如图所示,一根跨越一固定的水平光滑细杆的轻绳,两端各系一个小球.球a置于地面,球b被拉到与细杆同一水平的位置.在绳刚拉直时放手,使球b从静止状态向下摆动.当摆到Ob段轻绳与竖直方向的夹角为60°时,球a刚要离地,求球a质量与球b质量之比.(已知图中Ob段的长度小于Oa段的长度)
在a球离地前,释放后的b球一直以ob绳长L为半径在竖直平面内做圆周运动,设b球下摆至任一位置时,速度为v,摆线与铅直方向成?角,如图所示.
B球在下摆过程中,绳的拉力T不做功,故系统机械能守恒,选取悬点O所在高度为重力势能零点,设Ob的长度为L,令球a的质量为m1,球b的质量为m2
根据动能定理有m2gLcos?=
1
2
m2v2

随着?角的减小,v及T逐渐增大,当T=m1g时,a球刚好离地,
对b球于是有T-m2gcos?=m2
v2
L

由①②式解得
m1
m2
=3cos?

代入已知数据,得
m1
m2
=
3
2

答:球a质量与球b质量之比为3:2
练习册系列答案
相关习题

科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

如图所示,一个质量为m,均匀的细链条长为L,置于光滑水平桌面上,用手按住一端,使
L
2
长部分垂在桌面下,(桌面高度大于链条长度,取桌面为零势能面),则链条的重力势能为(  )
A.0B.-
1
2
mgL
C.-
1
4
mgL
D.-
1
8
mgL

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科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

质量为m的小物块,从高H的桌面处以初速度为v0水平抛出,以桌面为参考平面,则当物块离地面高为h处的机械能是(  )
A.mgH+
1
2
mv02
B.mgh+
1
2
mv02
C.mg(H-h)+
1
2
mv02
D.
1
2
mv02

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科目:高中物理 来源:不详 题型:多选题

如图所示,通过定滑轮悬拌两个质量为m1、m2的物体(m1>m2),不计绳子质量、绳子与滑轮问的摩擦,在m1向下运动一段距离的过程中,下列说法中正确的是(  )
A.m1势能的减少量等于m2动能的增加量
B.m1势能的减少量大于m2势能的增加量
C.m1机械能的减少量等于m2机械能的增加量
D.m1机械能的减少量大于m2机械能的增加量

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科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

2002年3月25日,我国成功地发射了“神舟5号”载人试验飞船,经过6天多的太空飞行,飞船的回收舱于4月1日顺利返回地面.已知飞船在太空中运行的轨道是一个椭圆,椭圆的一个焦点是地球的球心,如图所示,飞船在运行中是无动力飞行,只受到地球对它的万有引力作用.在飞船从轨道的A点沿箭头方向运行到B点的过程中(  )
①飞船的速度逐渐减小②飞船的速度逐渐增大
③飞船的机械能守恒④飞船的机械能逐渐增大.
A.①③B.①④C.②③D.②④

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科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

以地面为参考平面,从地面竖直上抛两个质量不等的物体(不计空气阻力),它们的初动能相等.当它们上升到同一高度时,具有相等的(  )
A.重力势能B.动能C.机械能D.速率

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科目:高中物理 来源:不详 题型:问答题

如图所示是一种特殊的游戏装置,CD是一段位于竖直平面内的轨道,CD间的高度为h1=3m,末端D处的切线方向水平,一个小孩坐着滑车从轨道的顶点C处静止下滑,滑到D端后水平飞出,落到水面上的B点时速度大小是10m/s.已知水面与D点的高度差为h2=4m.不计空气阻力,问:
(1)整个运动过程机械能量否守恒,请定量说明;
(2)小孩滑到D端时速度的大小.

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科目:高中物理 来源:不详 题型:多选题

如图所示,楔形木块abc固定在水平面上,粗糙斜面ab和光滑斜面bc与水平面的夹角相同,顶角b处安装一定滑轮.质量分别为M、m(M>m)的滑块,通过不可伸长的轻绳跨过定滑轮连接,轻绳与斜面平行.两滑块由静止释放后,沿斜面做匀加速运动.若不计滑轮的质量和摩擦,在两滑块沿斜面运动的过程中(  )
A.两滑块组成系统的机械能守恒
B.重力对M做的功等于M动能的增加
C.轻绳对m做的功等于m机械能的增加
D.两滑块组成系统的机械能损失等于M克服摩擦力做的功

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科目:高中物理 来源:不详 题型:问答题

某探究小组利用如图所示装置探究平抛运动中机械能是否守恒.在斜槽轨道的末端安装一个光电门B,调节激光束与球心等高,斜槽末端水平.地面上依次铺有白纸、复写纸,让小球从斜槽上固定位置A点无初速释放,通过光电门后落在地面的复写纸上,在白纸上留下打击印.重复实验多次,测得小球通过光电门的平均时间为2.50ms(毫秒).当地重力加速度为9.8m/s2
(1)小球直径为0.50cm,由此可知小球通过光电门的速度vB=______m/s;
(2)实验测得轨道离地面的高度h=0.441m,小球的平均落点P到轨道末端正下方O点的距离x=0.591m,则由平抛运动规律解得小球平抛的初速度v0=______m/s;
(3)在误差允许范围内,实验结果满足小球通过光电门的速度vB与由平抛运动规律求解的平抛初速度v0满足______关系,就可以认为平抛运动过程中机械能是守恒的.

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