(2011•宜兴市模拟)如图所示,在倾角为θ的光滑斜面上,有一长为l的细线,细线的一端固定在O点,另一端拴一质量为m的小

1个回答

  • 解题思路:(1)小球从最高点运动到最低点机械能守恒,列出等式表示出小球在A、B两点时的速度分别为vA、vB

    的关系.在A、B两点对小球进行受力分析,根据牛顿第二定律求解.

    (2)小球恰好能在斜面上做完整的圆周运动,则小球通过A点时细线的拉力为零.根据圆周运动规律和牛顿第二定律求出A点速度.小球从A点运动到B点,根据机械能守恒定律列出等式求出B点速度.小球运动到A点或B点时细线断裂,小球在平行于底边的方向上匀速运动,在垂直于底边的方向上做初速为零的匀加速运动,根据运动规律求解.

    (1)设小球在A、B两点时的速度分别为vA、vB

    则由机械能守恒:

    1

    2mvB2=

    1

    2mvA2+mg•2lsinθ

    在A点:TA+mgsinθ=m

    vA2

    l

    在B点:TB−mgsinθ=m

    vB2

    l

    则A、B两点拉力之差TB-TA=6mgsinθ 此为一恒量

    (2)小球恰好能在斜面上做完整的圆周运动,则小球通过A点时细线的拉力为零.根据圆周运动规律和牛顿第二定律有mgsinθ=m

    v2A

    l,

    解得 vA=

    glsinθ.

    小球从A点运动到B点,根据机械能守恒定律有

    [1/2m

    v2A+mg•2lsinθ=

    1

    2m

    v2B],

    解得 vB=

    5glsinθ.

    小球运动到A点火B点时细线断裂,小球在平行于底边的方向上匀速运动,在垂直于底边的方向上做初速为零的匀加速运动(类平抛运动).

    细线在A点断裂:L+l=

    1

    2a

    t2A,sA=vAtA

    细线在B点断裂:L−l=

    1

    2a

    t2B,sB=vBtB

    又 sA=sB,联立解得 L=

    3

    2l.

    答:(1)证明过程在上面.

    (2)l和L应满足关系是L=

    3

    2l.

    点评:

    本题考点: 机械能守恒定律;匀变速直线运动的位移与时间的关系.

    考点点评: 本题的综合性较强,要了解物体做圆周运动的特点,同时也用到了类平抛的知识和机械能守恒,是一个很好的综合题目,很能考查学生的分析解题能力.

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