【題目】如圖所示是某游戲裝置的示意圖,ABC為固定在豎直平面內(nèi)的截面為圓形的光滑軌道,直軌道AB與水平成θ37°放置,且與圓弧軌道BC相切連接,AB長為L10.4m,圓弧軌道半徑r0.25m,C端水平,右端連接粗糙水平面CD和足夠長的光滑曲面軌道DE,D是軌道的切點,CD段長為L20.5m。一個質(zhì)量為m1kg的可視為質(zhì)點的小物塊壓縮彈簧后被鎖定在A點,解除鎖定后小物塊被彈出,第一次經(jīng)過D點的速度為vD1m/s,小物塊每次發(fā)射前均被鎖定在A位置,通過調(diào)整彈簧O1端的位置就可以改變彈簧的彈性勢能,已知彈簧的彈性勢能最大值為Epm13J,小物塊與水平面CD間的摩擦因數(shù)μ0.3.求:

(1)小物塊第一次運動到BC軌道的C端時對軌道的壓力大。

(2)小物塊第一次發(fā)射前彈簧的彈性勢能大。

(3)若小物塊被彈出后,最后恰好停在CD中點處,不計小球與彈簧碰撞時的能量損失,則小物塊被鎖定時的彈性勢能可能多大。

【答案】(1)小球運動到C點時對軌道的壓力的大小是6N;

(2)解除鎖定前彈簧的彈性勢能Epo8.9J;

(3)鎖定時彈簧彈性勢能Ep的可能值是7.65J,9.15J10.65J12.15J。

【解析】

(1)CD的過程中摩擦力做功,由動能定理可得:

代入數(shù)據(jù)可得:vc2m/s

設(shè)小球在C點時軌道對小球的作用力為FN,方向豎直向下。根據(jù)牛頓第二定律得:

代入數(shù)據(jù)解得:FN6N

由牛頓第三定律得小球?qū)壍赖膲毫Υ笮椋?/span>FNFN6N

(2)AC的過程中機(jī)械能守恒,根據(jù)機(jī)械能守恒定律,有:

代入數(shù)據(jù)解得:Epo8.9J

(3)要使小球能停在CD的中點,需要在CD段滑過對整個過程,由能量守恒定律得:

,k1,23,4…

得:Ep6.9+0.752k1)(J

因為彈性勢能最大值為:Epm13J,所以k12,3,4時,Ep7.65J,9.15J10.65J12.15J。

練習(xí)冊系列答案
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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,物體P用兩根長度相等不可伸長的細(xì)線系于豎直桿上,它們隨桿轉(zhuǎn)動,若轉(zhuǎn)動角速度為ω,則下列說法錯誤的是

A.ω只有超過某一值時,繩子AP才有拉力

B.線BP的拉力隨ω的增大而增大

C.線BP的拉力一定大于線AP的拉力

D.當(dāng)ω增大到一定程度時,線AP的拉力將大于BP的拉力

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,用繩OA、OBOC吊著重物 P處于靜止?fàn)顟B(tài),其中繩OA水平,繩OB與水平方向成θ角.現(xiàn)用水平向右的力F緩慢地將重物P拉起,用FAFB分別表示繩OA和繩OB的張力,則( )

A. FA、FB、F均增大

B. FA增大,FB不變,F增大

C. FA不變,FB減小,F增大

D. FA增大,FB減小,F減小

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】一物體在A.B兩點的正中間由靜止開始運動(設(shè)不會超越A.B),其加速度隨時間變化如圖所示,設(shè)向A的加速度方向為正方向,若從出發(fā)開始計時,則物體的運動情況是( )

A.先向A,后向B,再向A,又向B,4秒末在偏近A的某點且速度為零

B.先向A,后向B,再向A,又向B,4秒末在偏近B的某點且速度為零

C.先向A,后向B,再向A,又向B4秒末在原位置速度為零

D.一直向A運動,4秒末在偏近A的某點且速度為零

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】伽利略曾設(shè)計如圖所示的一個實驗,將擺球拉至M點放開,擺球會達(dá)到同一水平高度上的N點。如果在E或F處釘子,擺球?qū)⒀夭煌膱A弧達(dá)到同一高度的對應(yīng)點;反過來,如果讓擺球從這些點下落,它同樣會達(dá)到原水平高度上的M點。這個實驗可以說明,物體由靜止開始沿不同傾角的光滑斜面(或弧線)下滑時,其末速度的大小

A. 只與斜面的傾角有關(guān)

B. 只與斜面的長度有關(guān)

C. 只與下滑的高度有關(guān)

D. 只與物體的質(zhì)量有關(guān)

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖甲所示是高層建筑配備的救生緩降器材,由調(diào)速器、安全帶、安全鉤、緩降繩索等組成。發(fā)生火災(zāi)時,使用者先將安全鉤掛在室內(nèi)窗戶、管道等可以承重的物體上,然后將安全帶系在人體腰部,通過緩降繩索等安全著陸。如圖乙所示,是某中學(xué)在某次火災(zāi)逃生演練現(xiàn)場中,體重為60kg的逃生者從離地面18m高處,利用緩降器材由靜止開始勻加速下滑,當(dāng)速度達(dá)到時,以大小為加速度減速,到達(dá)地面時速度恰好為零。假設(shè)逃生者下降過程中懸空不接觸墻面,不計空氣阻力,求:

減速下滑過程的位移;

減速下滑時逃生者對緩降繩索的拉力大;

到達(dá)地面整個過程的時間。

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【題目】如圖所示,兩根非?拷一ハ啻怪钡拈L直導(dǎo)線,當(dāng)通以如圖所示方向的電流時,電流所產(chǎn)生的磁場在導(dǎo)線所在平面內(nèi)的哪個區(qū)域內(nèi)方向是一致的是

A.區(qū)域B.區(qū)域IV

C.區(qū)域D.區(qū)域

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】為慶祝中華人民共和國成立70周年,雄偉的空軍飛機(jī)編隊以整齊的隊形“70”從天安門上空飛過接受檢閱,如圖所示。下列關(guān)于運動情況的說法不正確的是

A.地面上的人看到飛機(jī)飛過,是以地面為參考系

B.飛行員看到天安門向后掠過,是以飛機(jī)為參考系

C.以編隊中某一飛機(jī)為參考系,其他飛機(jī)是靜止的

D.以編隊中某一飛機(jī)為參考系,其他飛機(jī)是運動的

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖,柔軟的輕繩一端系一質(zhì)量為m的環(huán),環(huán)套在豎直固定的光滑直桿上,桿上的A點與光滑的輕小定滑輪等高,桿上的B點在A點下方距離為d處。定滑輪與直桿的距離也為d,質(zhì)量為2m的重物懸掛在輕繩的另一端,F(xiàn)將環(huán)從A處由靜止釋放,下列說法正確的是( 。

A. 環(huán)到達(dá)B處時,環(huán)與重物的速度大小相等

B. 環(huán)從AB,環(huán)減少的機(jī)械能等于重物增加的機(jī)械能

C. 環(huán)到達(dá)B處時,重物上升的高度

D. 環(huán)能下降的最大高度為

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