某兴趣小组用如图所示的装置进行实验研究。他们在水平桌面上固定一内径为d的圆柱形玻璃杯,杯口上放置一直径为d、质量为m的匀质薄圆板,板上放一质量为2m的小物块。板中心、

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 动量定理/2022-11-15 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 题目

某兴趣小组用如图所示的装置进行实验研究。他们在水平桌面上固定一内径为d的圆柱形玻璃杯,杯口上放置一直径为d、质量为m的匀质薄圆板,板上放一质量为2m的小物块。板中心、物块均在杯的轴线上。物块与板间动摩擦因数为μ,不计板与杯口之间的摩擦力,重力加速度为g,不考虑板翻转。
(1)对板施加指向圆心的水平外力F,设物块与板间最大静摩擦力为fmax,若物块能在板上滑动,求F应满足的条件。
(2)如果对板施加的指向圆心的水平外力是作用时间极短的较大冲击力,冲量为I
I应满足什么条件才能使物块从板上掉下?
②物块从开始运动到掉下时的位移s为多少?
③根据sI的关系式说明要使s更小,冲量应如何改变。

◎ 答案

解:(1)设圆板与物块相对静止时,它们之间的静摩擦力为f,共同加速度为a
由牛顿运动定律,有对物块f=2ma,对圆板Ffma
两物相对静止,有ffmax
解得Ffmax
相对滑动的条件F>fmax
(2)设冲击刚结束时圆板获得的速度大小为v0,物块掉下时,圆板和物块速度大小分别为v1v2
由动量定理,有Imv0
由动能定理,有:
对圆板-2μmgmv12mv02
对物块2μmgs(2m)v22-0
由动量守恒定律,有
mv0mv1+2mv2
要使物块落下,必须v1>v2
由以上各式得I>m
s

分子有理化得sμg
根据上式结果知:I越大,s越小。

◎ 解析

“略”

◎ 知识点

    专家分析,试题“某兴趣小组用如图所示的装置进行实验研究。他们在水平桌面上固定一内径为d的圆柱形玻璃杯,杯口上放置一直径为d、质量为m的匀质薄圆板,板上放一质量为2m的小物块。板中心、…”主要考查了你对  【牛顿运动定律的应用】,【动能定理】,【动量定理】,【动量守恒定律的应用】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。

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