如图所示,一质量不计的细线绕过无摩擦的轻质小定滑轮O与质量为5m的重物相连,另一端与套在一根固定的光滑的竖直杆上质量为m

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  • 解题思路:(1)当圆环运动到B点时,重物下降到最低点位置,则取环与重物作为系统,由于只有重力做功,所以系统的机械能守恒,因此根据机械能守恒定律可解出圆环的速度大小;

    (2)当圆环下滑到最大距离时,圆环与重物的速度均为零,再由机械能守恒定律,结合几何关系可求出圆环下滑的最大距离;

    (3)圆环下滑到C点时,根据几何关系来确定变化的高度,再由机械能守恒定律,并结合运动的分解来确定圆环下滑到C点时的速度大小.

    (1)圆环到C点时,重物下降到最低点,此时重物速度为零.

    根据几何关系可知:圆环下降高度为hAB=[3/4]L,

    重物下降的高度为△h=[5/4]L-L=[1/4]L

    系统只有重力做功,所以系统机械能守恒

    则有:mghAB+5mg△h=[1/2]mv12

    由上可解得:圆环的速度为v1=2

    gL

    (2)圆环能下滑最大距离H时,圆环和重物速度均为零.

    由几何关系可得:重物上升的高度△H=

    (H-

    3

    4L)2-[5/4]L

    由于系统只有重力做功,所以系统机械能守恒

    则有:mgH=5mg△H

    解得:H=[25/12]L

    (3)圆环到C点时,下落高度hAC=[3/2]L,重物高度不变,

    设圆环速度为v2,此时重物速度为v2cos53°.

    系统机械能守恒

    则有:mghAC=[1/2]mv22+[1/2]×5m(v2cos53°)2

    解得:v2=

    15

    14gL

    答:(1)重物下降到最低点时圆环的速度大小为2

    gL;

    (2)圆环能下滑的最大距离[25/12]L;

    (3)圆环下滑到C点时的速度大小为

    15

    14gL.

    点评:

    本题考点: 机械能守恒定律.

    考点点评: 本题多次运用几何关系及机械能守恒定律,定律的表达式除题中变化的动能等于变化的重力势能外,还可以写成圆环的变化的机械能等于重物的变化的机械能.同时关注题中隐含条件的挖掘:重物下降到最低点的同时其速度等于零.

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