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如圖所示,一根直桿由粗細相同的兩段構成,其中AB段為長xΘ=5m的粗糙桿,BC段為長xΡ=1m的光滑桿.將桿與水平面成53°角固定在一塊彈性擋板上,在桿上套一質量為m=0.5kg、孔徑略大于桿直徑的圓環.開始時,圓環靜止在桿底端A處,現用沿桿向上的恒力F拉圓環,當圓環運動到B點時撤去力F,圓環剛好能到達頂端C處,然后再沿桿下滑.已知圓環與AB段的動摩擦因數為μ=0.1,g=10m/s2,sin 53°=0.8,cos 53°=0.6.試求.
(1)拉力F的大小;
(2)若不計圓環與擋板碰撞時的機械能損失,從圓環開始運動到最終靜止的過程中,在粗糙桿上所通過的總路程.
分析:本題(1)的關鍵是對圓環受力分析,然后再對全過程利用動能定理即可求解(本題也可以利用牛頓第二定律求解).(2)題的關鍵是通過分析得出圓環經多次往復過程后最終停止在桿的最底端A處,然后根據動能定理即可求出總路程.
解答:解:(1)對圓環從A到C全過程由動能定理可得F
x
 
AB
-mg(
x
 
AB
+x
 
BC
)sin53°-μmg
x
 
AB
cos53°=0
解得F=5.1N
故拉力F的大小為5.1N.
(2)由于mgsin53°>μmgcos53°,所以圓環最后停在桿的底端A處,設總路程為S,由動能定理可得F
x
 
AB
-μmgScos53°=0
解得S=85m
故從圓環開始運動到最終靜止的過程中,在粗糙桿上所通過的總路程為85m.
點評:解決物理問題的關鍵在于正確分析物理過程和根據不同的物理過程選取相應的物理規律求解.
練習冊系列答案
相關習題

科目:高中物理 來源: 題型:

如圖10所示,一根直桿由粗細相同的兩段構成,其中AB段為長x1=5 m的粗糙桿,BC段為長x2=1 m的光滑桿。將桿與水平面成53°角固定在一塊彈性擋板上,在桿上套一質量m=0.5 kg、孔徑略大于桿直徑的圓環。開始時,圓環靜止在桿底端A。現用沿桿向上的恒力F拉圓環,當圓環運動到B點時撤去F,圓環剛好能到達頂端C,然后再沿桿下滑。已知圓環與AB段的動摩擦因數μ=0.1,g=10 m/s2,sin 53°=0.8,cos 53°=0.6。試求:                                      

(1)拉力F的大小;

(2)拉力F作用的時間;

(3)若不計圓環與擋板碰撞時的機械能損失,從圓環開始運動到最終靜止的過程中在粗糙桿上所通過的總路程。

圖10

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科目:高中物理 來源:2012-2013學年山東省濟南一中等四校高一下學期期期中聯考物理試卷(帶解析) 題型:單選題

如圖所示,一根輕桿兩端有小球a、b,它們的質量分別是m和2m,桿可繞中心點O自由轉動,使桿由水平位置無初速度釋放,桿轉至豎直位置的過程中(  )

A.b球的重力勢能減少,動能增加,機械能守恒
B.桿對a球做正功
C.桿對b球做正功
D.整個系統的機械能守恒

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科目:高中物理 來源:2015屆山東省等四校高一下學期期期中聯考物理試卷(解析版) 題型:選擇題

如圖所示,一根輕桿兩端有小球a、b,它們的質量分別是m和2m,桿可繞中心點O自由轉動,使桿由水平位置無初速度釋放,桿轉至豎直位置的過程中(  )

A.b球的重力勢能減少,動能增加,機械能守恒

B.桿對a球做正功

C.桿對b球做正功

D.整個系統的機械能守恒

 

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科目:高中物理 來源: 題型:解答題

如圖所示,一根直桿由粗細相同的兩段構成,其中AB段為長xΘ=5m的粗糙桿,BC段為長xΡ=1m的光滑桿.將桿與水平面成53°角固定在一塊彈性擋板上,在桿上套一質量為m=0.5kg、孔徑略大于桿直徑的圓環.開始時,圓環靜止在桿底端A處,現用沿桿向上的恒力F拉圓環,當圓環運動到B點時撤去力F,圓環剛好能到達頂端C處,然后再沿桿下滑.已知圓環與AB段的動摩擦因數為μ=0.1,g=10m/s2,sin 53°=0.8,cos 53°=0.6.試求.
(1)拉力F的大小;
(2)若不計圓環與擋板碰撞時的機械能損失,從圓環開始運動到最終靜止的過程中,在粗糙桿上所通過的總路程.

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