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固定凹槽的水平部分AB长为2 L,其左侧BC是与水平部分平滑相接的半径为L/4的半圆轨道,BC与AB在同一竖直平面内,其右端固结一原长为L、劲度系数为k的轻质弹簧a,弹簧左侧放置一长为L的筒,筒的左端开口,右端封闭,右端外侧与弹簧a不固结,筒内右端固结一同样规格的轻质弹簧,弹簧左侧放置一个小球,与弹簧b左端不固结.小球与筒内壁的滑动摩擦因数为μ,筒与凹槽的滑动摩擦因数为2μ,半圆轨道光滑.如图所示,现将两个弹簧的长度均压缩为L/2,且用销钉K将小球和筒固定,发现筒恰好不滑动.现将K突然拔掉,同时对筒施加一方向水平向左的力F,使筒向左匀加速运动,直到筒左端到达B处之后使筒立刻停止运动.已知小球的质量为m,筒的质量为2 m,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,忽略小球的直径、筒壁和筒底的厚度、筒的内径、外径.

(1)若要求在筒到达B处之前,弹簧b长度未变,试求该力初始值的取值范围;

(2)若该力初始值为18 mgμ,且小球从C处落回后,恰好未撞击筒,求该力在筒到达B处之前做的功.

练习册系列答案
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科目:高中物理 来源: 题型:

质量为m的小球固定在光滑轻细杆的上端,细杆通过光滑的限位孔且保持竖直.在光滑水平面上放置一个质量为M=2m的凹形槽,凹形槽的光滑内表面如图所示,AB部分是斜面,与水平面成θ=30°,BCD部分是半径为R的圆弧面,AB与BCD两面在B处相切.让细杆的下端与凹形槽口的左边缘A点接触.现将小球释放,求:
(1)当轻细杆的下端滑到凹形槽的最低点C时,凹形槽的速度是多大;
(2)轻细杆的下端能否运动到凹形槽口的右边缘 D点;(回答“能”或“不能”,并简述理由)
(3)当轻细杆的下端滑到B点的瞬间,小球和凹形槽的速度各是多大.

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科目:高中物理 来源: 题型:

质量为m的小球固定在光滑轻细杆的上端,细杆通过光滑限位孔保持竖直.在光滑水平面上放置一质量为M=2m的凹形槽,凹形槽的光滑内表面如图所示,AB部分是斜面,与水平面成θ=30°,BCD部分是半径为R的圆弧面,AB与BCD两面在B处相切.让细杆的下端与凹形槽口的左边缘A点接触.现将小球释放,求:
(1)当轻细杆的下端滑到凹形槽的最低点C时,凹形槽的速度是多大.
(2)当轻细杆的下端滑到B点的瞬间,小球和凹形槽的速度各是多大.

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科目:高中物理 来源: 题型:

固定凹槽的水平部分AB长为2L,其左侧BC是与水平部分平滑相接的半径为L/4的半圆轨道,BC与AB在同一竖直平面内,其右端固结一原长为L、劲度系数为k的轻质弹簧a,弹簧左侧放置一长为L的筒,筒的左端开口,右端封闭,右端外侧与弹簧a不固结,筒内右端固结一同样规格的轻质弹簧,弹簧左侧放置一个小球,与弹簧b右端不固结。小球与筒内壁的滑动摩擦因数为,筒与凹槽的滑动摩擦因数为,半圆轨道光滑。如图所示,现将两个弹簧的长度均压缩为L/2,且用销钉K将小球和筒固定,发现筒恰好不滑动。现将K突然拔掉,同时对筒施加一方向水平向左的力F,使筒向左匀加速运动,直到筒撞击B处之后使筒立刻停止运动。已知小球的质量为m,筒的质量为2m,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,忽略小球的直径、筒壁和筒底的厚度、筒的内径、外径。

(1)若要求在筒撞击B处之前,弹簧b长度未变,试求该力初始值的取值范围;

(2)若该力初始值为,且小球从C处落回后,恰好未撞击筒,求该力在筒撞击B处之前做的功。

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科目:高中物理 来源: 题型:

质量为m的小球固定在光滑轻细杆的上端,细杆通过光滑限位孔保持竖直。在光滑水平面上放置一质量为M=2m的凹形槽,凹形槽的光滑内表面如图所示,AB部分是斜面,与水平面成θ=30°,BCD部分是半径为R的圆弧面,ABBCD两面在B处相切。让细杆的下端与凹形槽口的左边缘A点接触。现将小球释放,求:

(1)当轻细杆的下端滑到凹形槽的最低点C时,凹形槽的速度是多大;

(2)轻细杆的下端能否运动到凹形槽口的右边缘 D点;(只要回答“能”或“不能”,不需说明原因)

(3)当轻细杆的下端滑到B点的瞬间,小球和凹形槽的速度各是多大。

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