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        1. 如圖甲,直筒A連同固定在直筒底部的豎直桿的總質(zhì)量為M=50kg.直筒內(nèi)部高度H=13.75m;另有一質(zhì)量為m=2kg的小鐵環(huán)B套在細桿上,從細桿的底部以v=20m/s的初速度開始向上運動且剛好能到達箱頂;已知小鐵環(huán)與桿之間的滑動摩擦力大小恒為f=10N,不計空氣阻力,g取10m/s2.求:
          (1)直筒內(nèi)細桿長h為多少?
          (2)在圖乙給定的坐標中,畫出鐵環(huán)從筒底開始上升到第一次返回到筒底的過程中直筒對地面的壓力大小F隨時間變化的圖象(寫出簡要推算步驟,計算結(jié)果小數(shù)點后取一位)
          (3)若鐵環(huán)與筒底每次碰撞都沒有能量損失,求小環(huán)從開始運動到最終停止在筒底,所走過的總路程是多少?

          【答案】分析:(1)根據(jù)動能定理研究小鐵環(huán)從細桿的底部以一定的初速度開始向上運動且剛好能到達箱頂?shù)倪^程求解細桿長度.
          (2)分析鐵環(huán)從筒底開始上升到第一次返回到筒底的過程,運用運動學(xué)規(guī)律求出各段過程對應(yīng)的時間.
          對直筒進行受力分析,根據(jù)平衡條件求出各段過程中直筒對地面的壓力大。
          (3)根據(jù)動能定理求出小環(huán)反彈后第二次假設(shè)能升到桿頂需要的初動能,與小環(huán)在桿底實際的動能對比判斷小環(huán)能否越過桿頂.再由動能定理求解所走過的總路程.
          解答:
          解:(1)根據(jù)動能定理研究小鐵環(huán)從細桿的底部以一定的初速度開始向上運動且剛好能到達箱頂?shù)倪^程得:
          -mgH-fs=0-mv2      
          h=12.5m
          (2)設(shè)第一次沿桿上升到達桿頂用時t1,速度為v1
          小鐵環(huán)從桿頂?shù)竭_箱頂做一段勻減速運動,到達箱頂速度為零.
          根據(jù)=2ax得:
          v1==5.0m/s     
          根據(jù)勻變速直線運動規(guī)律x=
          t1==1.0s             
          第一次離開桿頂?shù)椒祷貤U頂用時t2
          t2==1.0s      
          第一次從桿頂滑到桿底速度為v2,沿桿下滑用時t3
          由動能定理研究小環(huán)從箱頂?shù)綏U底的過程:mgH-fh=mv22
          v2=5m/s=12.3m/s             
          t3==(-1)s=1.5s   
          隔離直筒,對其受力分析,根據(jù)平衡條件和牛頓第三定律得:
          直筒對地面的壓力大小F分別為:
          0~1.0s:→F1=Mg-f=490N   
          1.0s~2.0s→F2=Mg=500N      
          2.0s~3.5s→F3=Mg+f=510N   
          如圖.
          (3)小環(huán)反彈后第二次能升到桿頂在桿底所需要的初動能
          Ek0=mgh+fh=2×10×12.5+10×12.5=375J    
          小環(huán)第一次滑到桿底的動能為EK2
          EK2=m=150.0J     
          可知:EK2<Ek0
          所以小環(huán)只能越過桿頂一次,
          設(shè)小環(huán)在桿上反復(fù)滑行的總路程為s,由動能定理:
          -fs=-m                   得:s=15.0m           
          總路程:s′=2H+s=42.5m    
          答:(1)直筒內(nèi)細桿長h為12.5m,
          (2)見上圖
          (3)小環(huán)從開始運動到最終停止在筒底,所走過的總路程是42.5m.
          點評:了解研究對象的運動過程是解決問題的前提,根據(jù)題目已知條件和求解的物理量選擇物理規(guī)律解決問題.
          一個題目可能需要選擇不同的過程多次運用動能定理研究.
          練習(xí)冊系列答案
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          科目:高中物理 來源: 題型:

          如圖1示,箱子A連同固定在箱子底部的豎直桿的總質(zhì)量為M=10kg.箱子內(nèi)部高度H=3.75m,桿長h=2.5m,另有一質(zhì)量為m=2kg的小鐵環(huán)B套在桿上,從桿的底部以v0=10m/s的初速度開始向上運動,鐵環(huán)B剛好能到達箱頂,不計空氣阻力,g取10m/s2.求:
          (1)在鐵環(huán)沿著桿向上滑的過程中,求所受到的摩擦力大小為多少.甲同學(xué)認為可以對鐵環(huán)進行受力分析,應(yīng)用牛頓第二定律和運動學(xué)的公式求解;乙同學(xué)認為可以對鐵環(huán)進行受力分析,從鐵環(huán)開始運動到鐵環(huán)到達最高點的全過程應(yīng)用動能定理求解.你認為哪個同學(xué)的方法在書寫和計算上比較簡單?請用這種簡單的方法求出摩擦力的大。
          (2)在圖2坐標中,畫出鐵環(huán)從箱底開始上升到第一次返回到箱底的過程中箱子對地面的壓力隨時間變化的圖象(要求寫出對重點數(shù)據(jù)的簡要的推算步驟)
          (3)若鐵環(huán)與箱底每次碰撞都沒有能量損失,求小環(huán)從開始運動到最終停止在箱底,所走過的總路程是多少?

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          科目:高中物理 來源: 題型:

          (2011?廣東三模)如圖甲,直筒A連同固定在直筒底部的豎直桿的總質(zhì)量為M=50kg.直筒內(nèi)部高度H=13.75m;另有一質(zhì)量為m=2kg的小鐵環(huán)B套在細桿上,從細桿的底部以v0=20m/s的初速度開始向上運動且剛好能到達箱頂;已知小鐵環(huán)與桿之間的滑動摩擦力大小恒為f=10N,不計空氣阻力,g取10m/s2,
          6
          =2.5
          .求:
          (1)直筒內(nèi)細桿長h為多少?
          (2)在圖乙給定的坐標中,畫出鐵環(huán)從筒底開始上升到第一次返回到筒底的過程中直筒對地面的壓力大小F隨時間變化的圖象(寫出簡要推算步驟,計算結(jié)果小數(shù)點后取一位)
          (3)若鐵環(huán)與筒底每次碰撞都沒有能量損失,求小環(huán)從開始運動到最終停止在筒底,所走過的總路程是多少?

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          (1)直筒內(nèi)細桿長h為多少?

          (2)在圖乙給定的坐標中,畫出鐵環(huán)從筒底開始上升到第一次返回到筒底的過程中直筒對地面的壓力大小F隨時間變化的圖象(寫出簡要推算步驟,計算結(jié)果小數(shù)點后取一位)

          (3)若鐵環(huán)與筒底每次碰撞都沒有能量損失,求小環(huán)從開始運動到最終停止在筒底,所走過的總路程是多少?

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          科目:高中物理 來源:2011-2012學(xué)年廣東省深圳高級中學(xué)高三(上)第三次月考物理試卷(解析版) 題型:解答題

          如圖1示,箱子A連同固定在箱子底部的豎直桿的總質(zhì)量為M=10kg.箱子內(nèi)部高度H=3.75m,桿長h=2.5m,另有一質(zhì)量為m=2kg的小鐵環(huán)B套在桿上,從桿的底部以v=10m/s的初速度開始向上運動,鐵環(huán)B剛好能到達箱頂,不計空氣阻力,g取10m/s2.求:
          (1)在鐵環(huán)沿著桿向上滑的過程中,求所受到的摩擦力大小為多少.甲同學(xué)認為可以對鐵環(huán)進行受力分析,應(yīng)用牛頓第二定律和運動學(xué)的公式求解;乙同學(xué)認為可以對鐵環(huán)進行受力分析,從鐵環(huán)開始運動到鐵環(huán)到達最高點的全過程應(yīng)用動能定理求解.你認為哪個同學(xué)的方法在書寫和計算上比較簡單?請用這種簡單的方法求出摩擦力的大。
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          (3)若鐵環(huán)與箱底每次碰撞都沒有能量損失,求小環(huán)從開始運動到最終停止在箱底,所走過的總路程是多少?

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