(20分)為了研究過山車的原理,物理小組提出了下列的設想:取一個與水平方向夾角為37°、長為L=2.0m的粗糙的傾斜軌道AB,通過水平軌道BC與豎直圓軌道相連,出口為水平軌道DE,整個軌道除AB段以外都是光滑的。其中AB與BC軌道以微小圓弧相接,如圖所示。一個小物塊以初速度,從某一高處水平拋出,到A點時速度方向恰沿AB方向,并沿傾斜軌道滑下。已知物塊與傾斜軌道的動摩擦因數(shù)(g取10m/s2,

(1)要使小物塊不離開軌道,并從水平軌道DE滑出,求豎直圓弧軌道的半徑應該滿足什么條件?

(2)為了讓小物塊不離開軌道,并且能夠滑回傾斜軌道AB,則豎直圓軌道的半徑應該滿足什么條件?

(3)按照(2)的要求,小物塊進入軌道后可以有多少次通過圓軌道上距水平軌道高為0.01m的某一點。

 

(1)

(2)

(3)物塊共有8次通過距水平軌道高為0.01m的某一點。

解析:(1)小物塊做平拋運動,經(jīng)時間t到達A處時,令下落的高度為h,水平分速度為v,豎直分速度為

   

物體落在斜面上后,受到斜面的摩擦力

設物塊進入圓軌道最高點時有最小速度v1,此時物塊受到的重力恰好提供向心力,令此時半徑為R0

物塊從拋出到圓軌道最高點的過程中

聯(lián)立上式,解得:R0=0.66m

若物塊從水平軌道DE滑出,圓弧軌道的半徑有:   (6分)

(2)a.為了讓小物塊不離開軌道,并且能夠滑回傾斜軌道AB,則物塊上升的高度應小于或等于

   

    物塊能夠滑回傾斜軌道AB,則    (4分)

(3)物塊沖上圓軌道H1=1.65m高度時速度變?yōu)?,然后返回斜軌道h1高處再滑下,然后再次進入圓軌道達到的高度為H2。有

   

   

    得:

    之后物塊在豎直圓軌道和傾斜軌道之間往返運動,同量:n次上升的高度

    為一等比數(shù)列。

當n=5時,上升的最大高度小于0.01m,則物塊共有8次通過距水平軌道高為0.01m的某一點。

 

練習冊系列答案
相關習題

科目:高中物理 來源: 題型:

Ⅰ.如圖所示,甲圖中螺旋測微器的讀數(shù)為
 
mm,乙圖中游標卡尺(游標尺規(guī)格為20分度)的讀數(shù)為
 
cm.
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II.在“用DIS研究回路中感應電動勢的大小與磁通量變化快慢的關系”的實驗中,為了研究感應電動勢E與時間△t的關系,某小組同學利用圖中的實驗裝置進行實驗:讓小車以不同的速度靠近螺線管,得到在不同擋光時間△t內(nèi)的感應電動勢平均值E.通過利用小車末端的彈簧將小車以不同的速度從軌道的最右端彈出,就能得到一系列的感應電動勢的平均值E和時間△t.
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在一次實驗中得到的數(shù)據(jù)如表:
次數(shù)
測量值
1 2 3 4 5 6 7 8
E/V 0.116 0.136 0.170 0.191 0.215 0.277 0.292 0.329
△t/×10-3s 8.206 7.486 6.286 5.614 5.340 4.462 3.980 3.646
(1)觀察和分析該實驗裝置可看出,在實驗中,每次測量的擋光時間△t內(nèi),磁鐵相對螺線管位置的變化都
 
 (選填“相同”或“不同”),從而實現(xiàn)了控制
 
不變.
(2)在得到上述表格中的數(shù)據(jù)之后,為了研究E與△t的關系,可采用圖象處理數(shù)據(jù)的方法,在直角坐標系中作
 
的關系圖線,若圖線是基本過坐標原點的傾斜直線,可得出的實驗結(jié)論是
 

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科目:高中物理 來源:2012-2013學年重慶市重慶一中高二4月月考物理試卷(帶解析) 題型:實驗題

(1)(8分)在《油膜法估測分子大小》的實驗中,操作步驟如下:
①向體積為V1的純油酸中加入酒精,直到油酸酒精溶液總量為V2;
②用注射器吸取上述溶液,一滴一滴地滴入小量筒,當?shù)稳雗滴時體積為V0
③先往邊長為30~40 cm的淺盤里倒入2 cm深的水,痱子粉均勻撒在水面上;
④用注射器往水面上滴一滴上述溶液,等油 酸薄膜形狀穩(wěn)定后,將事先準備好的玻璃板放在淺盤上,并在玻璃板上描出油酸薄膜的形狀;
⑤將畫有油酸薄膜輪廓形狀的玻璃板,放在畫有許多邊長為a的小正方形的坐標紙上;
⑥計算出輪廓范圍內(nèi)正方形的總數(shù)為N,其中不足半個格的兩個格算一格,多于半個格的算一格.
上述實驗步驟中有錯誤的步驟是____________________(指明步驟,并改正),油酸分子直徑的表達式d=________.
某同學實驗中最終得到的計算結(jié)果數(shù)據(jù)偏大,可能是由于________
A.油酸散開的時間過長,面積過大   
B.錯誤地將油酸酒精溶液的體積直接作為油酸的體積進行計算
C.計算油膜面積時,舍去了所有不足一格的方格
D.水面上痱子粉撒得較多,油酸膜沒有充分展開
(2)(10分)某小組科技活動小組為探究導電液體的電阻在體積相同時,電阻值與長度的關系。選取一根乳膠管,里面灌滿了鹽水,兩端用粗銅絲塞住管口,形成一段封閉的鹽水柱。進行了如下實驗:
①該小組將鹽水柱作為純電阻,粗測其電阻約為幾千歐。現(xiàn)采用伏安法測鹽水柱的電阻,有如下實驗器材供供選擇:
A.直流電源:電動勢12V,內(nèi)阻很小,額定電流1A;
B.電流表A1:量程0~10mA,內(nèi)阻約10Ω;
C.電流表A2:量程0~500mA,內(nèi)阻約Ω;
D.電壓表V:量程0~15V,內(nèi)阻約kΩ;
E.滑動變阻器R1:最大阻值10Ω;     F.滑動變阻器R2:最大阻值5kΩ;    G.開關.導線等
在可供選擇的器材中,應選用的電流表是_______(填“A­1”或“A2”),應該選用的滑動變阻器是 ________(填“R1”或“R2”);
②根據(jù)所選的器材在虛線 框中畫出實驗電路圖(鹽水柱的符號用“      ” 表示);

③握住乳膠管兩端把它均勻拉長,多次實驗測得鹽水柱長度L.電阻R的數(shù)據(jù)如下表:

實驗次數(shù)
1
2
3
4
5
6
長度L(cm)
20.0
25.0
30.0
35.0
40.0
45.0
電阻R(kΩ )
1.3
2.1
3.0
4.1
5.3
6.7
為了研究電阻與長度的關系,該小組用縱坐標表示電阻,作出了如圖所示的圖線,你認為橫坐標表示的物理量是____________。

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科目:高中物理 來源:2014屆重慶市高二4月月考物理試卷(解析版) 題型:實驗題

(1)(8分)在《油膜法估測分子大小》的實驗中,操作步驟如下:

①向體積為V1的純油酸中加入酒精,直到油酸酒精溶液總量為V2

②用注射器吸取上述溶液,一滴一滴地滴入小量筒,當?shù)稳雗滴時體積為V0;

③先往邊長為30~40 cm的淺盤里倒入2 cm深的水,痱子粉均勻撒在水面上;

④用注射器往水面上滴一滴上述溶液,等油 酸薄膜形狀穩(wěn)定后,將事先準備好的玻璃板放在淺盤上,并在玻璃板上描出油酸薄膜的形狀;

⑤將畫有油酸薄膜輪廓形狀的玻璃板,放在畫有許多邊長為a的小正方形的坐標紙上;

⑥計算出輪廓范圍內(nèi)正方形的總數(shù)為N,其中不足半個格的兩個格算一格,多于半個格的算一格.

上述實驗步驟中有錯誤的步驟是____________________(指明步驟,并改正),油酸分子直徑的表達式d=________.

某同學實驗中最終得到的計算結(jié)果數(shù)據(jù)偏大,可能是由于________

A.油酸散開的時間過長,面積過大   

B.錯誤地將油酸酒精溶液的體積直接作為油酸的體積進行計算

C.計算油膜面積時,舍去了所有不足一格的方格

D.水面上痱子粉撒得較多,油酸膜沒有充分展開

(2)(10分)某小組科技活動小組為探究導電液體的電阻在體積相同時,電阻值與長度的關系。選取一根乳膠管,里面灌滿了鹽水,兩端用粗銅絲塞住管口,形成一段封閉的鹽水柱。進行了如下實驗:

①該小組將鹽水柱作為純電阻,粗測其電阻約為幾千歐。現(xiàn)采用伏安法測鹽水柱的電阻,有如下實驗器材供供選擇:

A.直流電源:電動勢12V,內(nèi)阻很小,額定電流1A;

B.電流表A1:量程0~10mA,內(nèi)阻約10Ω;

C.電流表A2:量程0~500mA,內(nèi)阻約Ω;

D.電壓表V:量程0~15V,內(nèi)阻約kΩ;

E.滑動變阻器R1:最大阻值10Ω;     F.滑動變阻器R2:最大阻值5kΩ;    G.開關.導線等

在可供選擇的器材中,應選用的電流表是_______(填“A­1”或“A2”),應該選用的滑動變阻器是 ________(填“R1”或“R2”);

②根據(jù)所選的器材在虛線 框中畫出實驗電路圖(鹽水柱的符號用“      ” 表示);

③握住乳膠管兩端把它均勻拉長,多次實驗測得鹽水柱長度L.電阻R的數(shù)據(jù)如下表:

實驗次數(shù)

1

2

3

4

5

6

長度L(cm)

20.0

25.0

30.0

35.0

40.0

45.0

電阻R(kΩ )

1.3

2.1

3.0

4.1

5.3

6.7

為了研究電阻與長度的關系,該小組用縱坐標表示電阻,作出了如圖所示的圖線,你認為橫坐標表示的物理量是____________。

 

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科目:高中物理 來源:2010年四川省高三考前適應訓練(理科綜合)物理部分 題型:計算題

(20分) 為了研究過山車的原理,物理小組提出了下列的設想:取一個與水平方向夾角為37°、長為L=2.0m的粗糙的傾斜軌道AB,通過水平軌道BC與豎直圓軌道相連,出口為水平軌道DE,整個軌道除AB段以外都是光滑的。其中AB與BC軌道以微小圓弧相接,如圖所示。一個小物塊以初速度,從某一高處水平拋出,到A點時速度方向恰沿AB方向,并沿傾斜軌道滑下。已知物塊與傾斜軌道的動摩擦因數(shù)(g取10m/s2,

(1)要使小物塊不離開軌道,并從水平軌道DE滑出,求豎直圓弧軌道的半徑應該滿足什么條件?

(2)為了讓小物塊不離開軌道,并且能夠滑回傾斜軌道AB,則豎直圓軌道的半徑應該滿足什么條件?

(3)按照(2)的要求,小物塊進入軌道后可以有多少次通過圓軌道上距水平軌道高為0.01m的某一點。

 

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