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(12分)一个质量m=0.20kg的小球系于轻质弹簧的一端,且套在光滑竖立的圆环上,弹簧的上端固定于环的最高点A,环的半径R=0.5m,弹簧的原长L0=0.5m,劲度系数为4.8N/m,如图10所示,若小球从图中所示位置B点由静止开始滑动到最低点C时,弹簧的弹性势能Ep弹=0.6J,求

(1)小球到C点时的速度vc的大小。

(2)小球在C点对环的作用力。(g=10m/s2)

 

【答案】

(1)

(2)小球对环的作用力为3.2N,方向竖直向下

【解析】 (1)小球从B到C过程中,满足机械能守恒,取C点为重力势能的参考平面   mgR(1+cos600)=        (3分)

解得           (3分)

(2)根据胡克定律   F弹 = kx = 4.8×0.5=2.4N        (3分)

小球在C点时应用牛顿第二定律得(竖直向上的方向为正方向)

F弹+FN-mg=m         (3分)

∴   FN  = mg - F弹+ m=0.2×10-2.4+0.2×=3.2N        (3分)

根据牛顿第三定律得,小球对环的作用力为3.2N,方向竖直向下。      (3分)

 

练习册系列答案
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科目:高中物理 来源: 题型:

如图所示,半径R=2.5m的竖直半圆光滑轨道在B点与水平面平滑连接,一个质量m=0.50kg 的小滑块(可视为质点)静止在A点.一瞬时冲量使滑块以一定的初速度从A点开始运动,经B点进入圆轨道,沿圆轨道运动到最高点C,并从C点水平飞出,落在水平面上的D点.经测量,D、B间的距离s1=10m,A、B间的距离s2=15m,滑块与水平面的动摩擦因数μ=0.20,重力加速度g=10m/s2.求:
(1)滑块通过C点时的速度大小;
(2)滑块刚进入圆轨道时,在B点轨道对滑块的弹力;
(3)滑块在A点受到的瞬时冲量的大小.

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(1)滑块刚进入圆轨道时,在B点轨道对滑块的弹力;
(2)滑块在A点受到的瞬时冲量大小.

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科目:高中物理 来源:2011-2012学年江西省吉安市高一下学期期末教学质量检测物理试卷(带解析) 题型:计算题

(10分)半径R="0.50" m的光滑圆环固定在竖直平面内,轻质弹簧的一端固定在环的最高点A处,另一端系一个质量m="0.20" kg的小球,小球套在圆环上,已知弹簧的原长为L0="0.50" m,劲度系数k="4.8" N/m。将小球从如图所示的位置由静止开始释放,小球将沿圆环滑动并通过最低点C,这过程小球克服弹簧弹力做功0.6J(g取10m/s2)求:

(1)小球经过C点时的速度Vc的大小。
(2)小球经过C点时对环的作用力的大小和方向。

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科目:高中物理 来源:2014届江西省吉安市高一下学期期末教学质量检测物理试卷(解析版) 题型:计算题

(10分)半径R=0.50 m的光滑圆环固定在竖直平面内,轻质弹簧的一端固定在环的最高点A处,另一端系一个质量m=0.20 kg的小球,小球套在圆环上,已知弹簧的原长为L0=0.50 m,劲度系数k=4.8 N/m。将小球从如图所示的位置由静止开始释放,小球将沿圆环滑动并通过最低点C,这过程小球克服弹簧弹力做功0.6J(g取10m/s2)求:

(1)小球经过C点时的速度Vc的大小。

(2)小球经过C点时对环的作用力的大小和方向。

 

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科目:高中物理 来源: 题型:

一个质量m=0.20 kg的小球系于轻质弹簧的一端,且套在竖立的光滑圆环上的B点,弹簧的上端固定于环的最高点A,OB与OA的夹角为θ=60°,环的半径R=0.50 m,弹簧的原长L0=0.50 m,劲度系数为4.8 N/m,如图所示.若小球从图中所示位置B点由静止开始滑到最低点C时,弹簧的弹性势能E=0.06 J.取重力加速度g=10 m/s2,求:

(1)小球到C点时的速度vc的大小;

(2)小球在C点时对环作用力的大小和方向.

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