(15分)如圖甲所示,彎曲部分AB和CD是兩個半徑相等的1/4圓弧,中間的BC段是豎直的薄壁細圓管(細圓管內(nèi)徑略大于小球的直徑),分別與上下圓弧軌道相切連接,BC段的長度L可作伸縮調(diào)節(jié),下圓弧軌道與地面相切,其中D、A分別是上、下圓弧軌道的最高點與最低點,整個軌道固定在豎直平面內(nèi),一小球多次以某一速度從A點水平進入軌道而從D點水平飛出,今在A、D兩點各放一個壓力傳感器,測試小球對軌道A、D兩點的壓力,計算出壓力差ΔF,改變BC的長度L,重復上述實驗,最后繪得的ΔF-L圖象如圖乙所示。(不計一切摩擦阻力,g取10m/s2)

⑴某一次調(diào)節(jié)后,D點的離地高度為0.8m,小球從D點飛出,落地點與D點的水平距離為2.4m,求小球經(jīng)過D點時的速度大。
⑵求小球的質量和彎曲圓弧軌道的半徑。
⑴vD=6m/s;⑵m=0.2kg,r=0.4m

試題分析:⑴設小球經(jīng)過D點時的速度為vD,小球從D點離開后做平拋運動,在豎直方向上為自由落體運動,設運動時間為t,根據(jù)自由落體運動規(guī)律有:h=         ①
在水平方向上為勻速運動,有:x=vDt         ②
由①②式聯(lián)立解得:vD=6m/s
⑵設小球的質量為m,圓軌道的半徑為r,在D點時,根據(jù)牛頓第二定律有:FD+mg=      ③
在A點時,根據(jù)牛頓第二定律有:FA-mg=         ④
小球在整個運動過程中機械能守恒,有:mg(2r+L)=           ⑤
由③④⑤式聯(lián)立解得:ΔF=FA-FD=2mg+6mg
即ΔF與L呈一次函數(shù)關系,對照ΔF-L圖象可知,其縱截距為:b=6mg=12N           ⑥
其斜率為:k==10N/m           
由⑥⑦式聯(lián)立解得:m=0.2kg,r=0.4m
練習冊系列答案
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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

有一質量為m的木塊,從半徑為r的圓弧曲面上的a點滑向b點,如圖所示.如果由于摩擦使木塊的運動速率保持不變,則以下敘述正確的是  (   )
A.木塊的加速度不變
B.木塊所受的合外力為零
C.木塊所受的力都不對其做功
D.木塊所受的合外力不為零,但合外力對木塊所做的功為零

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖,用絕緣細線拴一帶負電的小球,在豎直平面內(nèi)做圓周運動,勻強電場方向豎直向下,則:( 。
A.在a點懸線張力最小
B.在b點小球速度最大
C.小球在a點的電勢能最小
D.運動過程中小球機械能守恒

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

噴墨打印機的結構簡圖如圖所示,其中墨盒可以發(fā)出墨汁微滴,進入帶電室。有信號輸入時,此微滴經(jīng)過帶電室時被帶上負電,帶電荷量的多少由計算機按字體筆畫的高低位置輸入信號加以控制。帶電后的微滴以一定的初速度垂直進入電場,帶電微滴經(jīng)過電場發(fā)生偏轉后打到紙上,顯示出字體。若不計空氣阻力和重力,可以認為偏轉電場只局限于平行板電容器的內(nèi)部,忽略邊緣電場的不均勻性,則下列有關說法中錯誤的是(       )
A.無信號輸入時,微滴不帶電,將直線通過偏轉板而注入回流槽流回墨盒
B.帶電的微滴向正極偏轉
C.帶電的微滴電勢能將逐漸減少
D.為了使紙上的字放大,可減少極板兩端的電壓

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

對牛頓第二定律的理解,正確的是
A.如果一個物體同時受到兩個力的作用,則這兩個力各自產(chǎn)生的加速度互不影響
B.如果一個物體同時受到幾個力的作用,則這個物體的加速度等于所受各力單獨作用在物體上時產(chǎn)生加速度的矢量和
C.平拋運動中豎直方向的重力不影響水平方向的勻速運動
D.物體的質量與物體所受的合力成正比,與物體的加速度成反比

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計算題

(9分)如圖所示,在傾角為θ的光滑斜面上,有一長為l的細線,細線的一端固定在O點并可繞O點轉動,另一端拴一質量為m的小球,現(xiàn)使小球恰好能在斜面上做完整的圓周運動,求:  

(1)小球通過最高點A時的速度vA
(2)小球通過最低點B時的速度vB
(3)小球通過最低點B時,細線對小球的拉力T

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖所示,質量為1kg的木塊A與質量為2kg的木塊B疊放在水平地面上,A、B間的最大靜摩擦力2N,B與地面間的動摩擦因數(shù)為0.2。用水平力F作用于B,則A、B保持相對靜止的條件是(g=10m/s2

A.     B.
C.      D.

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖所示,傾角的斜面連接水平面,在水平面上安裝半徑為的半圓豎直擋板,矢量的小球從斜面上高為處靜止釋放到達水平面恰能貼著擋板內(nèi)側運動。不計小球體積,不計摩擦和機械能損失。則小球沿擋板運動時對擋板的力是(    )
A.B.C.D.

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計算題

如圖所示,遙控賽車比賽中一個規(guī)定項目是“飛躍壕溝”,比賽要求:賽車從起點出發(fā),沿水平直軌道運動,在B點飛出后越過“壕溝”,落在平臺EF段。已知賽車的額定功率=10.0W,賽車的質量m=1.0kg,在水平直軌道上受到的阻力f=2.0N,AB段長L=10.0m,BE的高度差h=1.25m,BE的水平距離x=1.5m。若賽車車長不計,忽略空氣阻力,g取10m/s2

(1)若賽車在水平直軌道上能達到最大速度,求最大速度vm的大小;
(2)要越過壕溝,求賽車在B點最小速度v的大;
(3)若在比賽中賽車通過A點時速度vA=1m/s,且賽車達到額定功率。要使賽車完成比賽,求賽車在AB段通電的最短時間t.

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