【題目】為了研究過山車的原理,某物理小組提出了下列的設想:取一個與水平方向夾角為,長為的傾斜軌道AB,通過微小圓弧與長為的水平軌道BC相連,然后在C處設計一個豎直完整的光滑圓軌道,出口為水平軌道D,如圖所示。現將一個小球從距A點高為的水平臺面上以一定的初速度v0水平彈出,到A點時速度方向恰沿AB方向,并沿傾斜軌道滑下。已知小球與AB和BC間的動摩擦因數均為。取。
求:(1)小球初速度v0的大。
(2)小球滑過C點時的速率vc;
(3)要使小球不離開軌道,則豎直圓弧軌道的半徑R應該滿足什么條件。
【答案】(1);(2);(3)
【解析】
試題分析:(1)小球離開彈簧后做平拋運動到達A點,
豎直方向:由可知
在A點的速度vA恰好沿AB方向,由幾何關系可知:
水平方向分速度即小球的初速度:
(2)從A經B到C點的過程,由動能定理得:
小球滑過C點時的速率:
(3)①若小球能通過圓形軌道的最高點,做完整的圓周運動,則其不脫離軌道。
小球剛能通過最高點時,小球在最高點與軌道沒有相互作用,重力提供向心力。
根據牛頓第二定律:
小球由C運動到圓形軌道的最高點,機械能守恒:
得:,即軌道半徑不能超過1.08m。
②若小球沒有到達圓形軌道的與圓心等高處速度就減小到零,此后又沿軌道滑下,則其也不脫離軌道。
此過程機械能守恒,小球由C到達剛與圓心等高處,有:
得:,即軌道半徑不能小于2.7m。
③若圓形軌道半徑太大,就會與傾斜軌道相交,故圓形軌道半徑最大時恰遇傾斜軌道相切。
當圓軌道與AB相切時,由幾何關系得:,即圓軌道的半徑不能超過1.5m。
綜上所述,要使小球不離開軌道,R應該滿足的條件是:。
科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】“旋轉秋千”是游樂園里常見的游樂項目,一般有數十個座椅通過纜繩固定在旋轉圓盤上,每個座椅可坐一人。啟動時,座椅在圓盤的帶動下圍繞豎直的中心軸旋轉。不考慮空氣阻力,當旋轉圓盤勻速轉動時,設連接A、B的纜繩與中心軸的夾角為θ,則
A. θ與座椅及乘坐人的質量有關
B. θ與纜繩懸點到中心軸的距離有關
C. θ與圓盤旋轉的角速度無關
D. θ與纜繩的長度無關
查看答案和解析>>
科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖甲所示是由透明材料制成的半圓柱體,一束細光束由真空沿著徑向與AB成角射入,對射出的折射光線的強度隨角的變化進行記錄,得到的關系如圖乙所示,如圖丙所示是這種材料制成的玻璃磚,左側是半徑為R的半圓,右側是長為8R,高為2R的長方體,一束單色光從左側A′點沿半徑方向與長邊成37°角射入玻璃磚。
①該透明材料的折射率;
②光線在玻璃磚中運動的總時間。(光在真空中的傳播速度為c)
查看答案和解析>>
科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖所示,質量為m2=2kg和m3=3kg的物體靜止放在光滑水平面上,兩者之間有壓縮著的輕彈簧(與m2、m3不拴接).質量為m1=1kg的物體以速度v0=9m/s向右沖來,為了防止沖撞,釋放彈簧將m3物體發(fā)射出去,m3與m1碰撞后粘合在一起.試求:
(1)m3的速度至少多大,才能使以后m3和m2不發(fā)生碰撞?
(2)為保證m3和m2恰好不發(fā)生碰撞,彈簧的彈性勢能至少多大?
查看答案和解析>>
科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】一種氫氣燃料的汽車,質量為=2.0×103kg,發(fā)動機的額定輸出功率為80kW,行駛在平直公路上時所受阻力恒為車重的0.1倍。若汽車從靜止開始先勻加速啟動,加速度的大小為=1.0m/s2。達到額定輸出功率后,汽車保持功率不變又加速行駛了800m,直到獲得最大速度后才勻速行駛。試求:
(1)汽車的最大行駛速度;
(2)汽車勻加速啟動階段結束時的速度;
(3)當速度為5m/s時,汽車牽引力的瞬時功率;
(4)當汽車的速度為32m/s時的加速度;
(5)汽車從靜止到獲得最大行駛速度所用的總時間。
查看答案和解析>>
科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】獲得2017年諾貝爾物理學獎的成果是( )
A. 牛頓發(fā)現了萬有引力定律 B. 卡文迪許測定了引力常量
C. 愛因斯坦預言了引力波 D. 雷納。韋斯等探測到了引力波
查看答案和解析>>
科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖所示,勁度數為k的輕彈簧的一端固定在墻上,另一端與置于水平面上質量為m的
物體接觸(未連接),彈簧水平且無形變。用水平力F緩慢推動物體,在彈性限度內彈簧長度被壓縮了x0,此時物體靜止。撤去F后,物體開始向左運動,運動的最大距離為4 x0。物體與水平面間的動摩擦因數為,重力加速度為g。則
A.撤去F后,物體先做勻加速運動,再做勻減速運動
B.撤去F后,物體剛運動時的加速度大小為
C.物體做勻減速運動的時間等于
D.物體開始向左運動到速度最大的過程中克服摩擦力做的功為
查看答案和解析>>
湖北省互聯網違法和不良信息舉報平臺 | 網上有害信息舉報專區(qū) | 電信詐騙舉報專區(qū) | 涉歷史虛無主義有害信息舉報專區(qū) | 涉企侵權舉報專區(qū)
違法和不良信息舉報電話:027-86699610 舉報郵箱:58377363@163.com