(本小题满分19分)如图所示,质量为m1=10kg的物体A经一轻质弹簧与下方斜面上的质量为m=30kg的物体B相连,弹簧的劲度系数为 k=50N/m,斜面是光滑的,其倾角为 θ=30°。A、B都处于静止状态。一条不可伸长的轻绳绕过轻滑轮,一端连物体 A,另一端连质量 为m3=17kg的物体C。物体C又套在粗糙竖直固定的细杆上,开始时各段绳都处于伸直状态,但没绷紧,OC段绳是水平的,OC段的距离d=6m,A上方的一段绳沿斜面方向。现在静止释放物体C,已知它恰好能使B离开挡板但不继续上升。若将C换成另一个质量为m=64kg的物体D,仍从上述初始位置由静止状态释放,(C物体、D物体在杆上下滑过程中,摩擦力变化情况可以认为是相同的)已知重力加速度为g=10m/s。求:
(1)当B刚离开挡板时,物体A上升的距离L;
(2)当B刚离开挡板时,A的速度v1大小是多少?
(3)当B刚离开挡板时,A的加速度a 是多大?(已知此时D的加速度a=2m/s2,A D在此处受到的摩擦力f=15.2N)
如下图所示,斜面AB与竖直半圆轨道在B点圆滑相连,斜面倾角为θ=45°,半圆轨道的半径为R,一小球从斜面的顶点A由静止开始下滑,进入半圆轨道,最后落到斜面上,不计一切摩擦。试求:
(1)欲使小球能通过半圆轨道最高点C,落到斜面上,斜面AB的长度L至少为多大?
(2)在上述最小L的条件下,小球从A点由静止开始运动,最后落到斜面上的落点与半圆轨道直径BC的距离x为多大?
如图所示,底座A上装有L="0.5" m长的直立杆,底座和杆的总质量为M="2.0" kg,底座高度不计,杆上套有质量为m="0.2" kg的小环B,小环与杆之间有大小恒定的摩擦力.当小环从底座上以m/s的初速度向上飞起时,恰好能到达杆顶,然后沿杆下降,取g="10" m/s2,求:
(1)在环飞起过程中,底座对水平面的压力;
(2)此环下降过程需要多长时间.
如图所示,光滑杆AB长为L,B端固定一根劲度系数为k、原长为l0的轻弹簧,质量为m的小球套在光滑杆上并与弹簧的上端连接.为过B点的竖直轴,杆与水平面间的夹角始终为θ.
(1)杆保持静止状态,让小球从弹簧的原长位置静止释放,求小球释放瞬间的加速度大小a及小球速度最大时弹簧的压缩量;
(2)当球随杆一起绕轴匀速转动时,弹簧伸长量为
,求匀速转动时的角速度ω;
(3)若θ=30°,移去弹簧,当杆绕轴以角速度
匀速转动时,小球恰好在杆上某一位置随杆在水平面内匀速转动,球受到轻微扰动后沿杆向上滑动,到最高点A时球沿杆方向的速度大小为v0,求小球从开始滑动到离开杆的过程中,杆对球所做的功W.
在某项娱乐活动中,要求参与者通过一光滑的斜面将质量为m的物块送上高处的水平传送带后运送到网兜内.斜面长度为l,倾角为θ=30°,传送带距地面高度为l,传送带的长度为3l,传送带表面的动摩擦因数μ=0.5,传送带一直以速度顺时针运动.当某参与者第一次试操作时瞬间给予小物块一初速度只能将物块刚好送到斜面顶端;第二次调整初速度,恰好让物块水平冲上传送带并成功到达网兜.求:
(1)第一次小物块获得的初速度v1;
(2)第二次小物块滑上传送带的速度v2和传送带距斜面的水平距离s;
(3)第二次小物块通过传送带过程中摩擦力对物块所做功以及摩擦产生的热量.
(17分)一根轻质细绳绕过轻质定滑轮,右边穿上质量M=3kg的物块A,左边穿过长L=2m的固定细管后下端系着质量m=1kg的小物块B,物块B距细管下端h=0.4m处,已知物块B通过细管时与管内壁间的滑动摩擦力F1=10N,当绳中拉力超过F2=18N时物块A与绳之间就会出现相对滑动,且绳与A间的摩擦力恒为18N.开始时A、B均静止,绳处于拉直状态,同时释放A和B.不计滑轮与轴之间的摩擦,g取10m/s2.求:
(1)刚释放A、B时绳中的拉力;
(2)B在管中上升的高度及B上升过程中A、B组成的系统损失的机械能;
(3)若其他条件不变,增大A的质量,试通过计算说明B能否穿越细管.