某物理小組在研究過山車原理的過程中,提出了下列的設(shè)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點時速度方向恰好沿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)求小物塊的拋出點和A點的高度差;
(2)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(yīng)該滿足什么條件?
(3)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(yīng)該滿足什么條件?
(4)按照(3)問的要求,小物塊進(jìn)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)0.45m;(2);(3);(4)5次

試題分析: (1)小物塊做平拋運動,經(jīng)時間t到達(dá)A處時,令下落的高度為h,水平分速度為v,豎直分速度為vy,,
(2)物體落在斜面上后,受到斜面的摩擦力
設(shè)物塊進(jìn)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,由動能定理:

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:
(3)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(yīng)該小于或等于
動能定理:,解得
物塊能夠滑回傾斜軌道AB,則 (1分)
(4)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(jìn)入圓軌道達(dá)到的高度為H2。有

解得
之后物塊在豎直圓軌道和傾斜軌道之間往返運動,同理:n次上升的高度為
為一等比數(shù)列。
當(dāng)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(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源:不詳 題型:計算題

冬奧會單板滑雪U型池比賽,是運動員僅利用一滑板在U型池雪面上滑行。裁判員根據(jù)運動員騰空的高度、完成動作的難度和效果等因素評分,并要求運動員在滑動的整個過程中,身體的任何部位均不能觸及滑道。單板滑雪U型池的比賽場地截面示意圖如圖所示,場地由兩個完全相同的1/4圓弧滑道AB、CD和水平滑道BC構(gòu)成,圓弧滑道的半徑R=3.5m,B、C分別為圓弧滑道的最低點,B、C間的距離s=8.0m,運動員在水平滑道以一定的速度沖向圓弧滑道CD,到達(dá)圓弧滑道的最高位置D后豎直向上騰空躍起,在空中做出翻身、旋轉(zhuǎn)等動作,然后再落回D點。假設(shè)某次比賽中運動員經(jīng)過水平滑道B點時水平向右的速度v0=17m/s,運動員從B點勻變速直線運動到C點所用時間t=0.5s,從D點躍起時的速度vD=8.0m/s。設(shè)運動員連同滑板的質(zhì)量m=50kg,忽略空氣阻力的影響,重力加速度g取10m/s2。求:

(1)運動員從D點躍起后在空中完成動作的時間;
(2)運動員從C點到D點運動的過程中需要克服摩擦阻力所做的功;
(3)該單板滑雪運動員保持姿勢不變在水平滑道BC段滑動的過程中是否可能增加其動能呢?說明理由。

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:填空題

某學(xué)習(xí)小組做“探究功與物體動能變化的關(guān)系”的實驗裝置如圖1所示.圖中小車在一條橡皮筋作用下彈出沿木板滑行,橡皮筋對小車做的功記為W.當(dāng)用第2條、3條…完全相同的像皮筋并在一起進(jìn)行第2次、第3次…實驗時,使每次實驗中像皮筋伸長的長度都完全相同.每次實驗中小車獲得的速度由打點計時器所打的紙帶求出.通過實驗數(shù)據(jù)分析可以得出功與物體動能變化的關(guān)系.

(1)實驗操作中需平衡小車受到的摩擦力,其最根本的目的是______.
A.防止小車不能被像皮筋拉動
B.保證像皮筋對小車做的功等于合外力對小車做的功
C.便于小車獲得較大的彈射速度
D.防止紙帶上點跡不清晰
(2)如圖2是實驗中獲得的一條紙帶的一部分,選取O、A、B、C計數(shù)點,已知打點計時器使用的交流電頻率為50Hz,則打B點時小車的瞬時速度大小為______m/s(保留三位有效數(shù)字).

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

關(guān)于動能,下列說法中正確的是( 。
A.動能是普遍存在的機(jī)械能中的一種基本形式,凡是物體都有動能
B.質(zhì)量減半,速度增大到原來的2倍,則物體的動能不變
C.一定質(zhì)量的物體,動能變化時,速度一定變化,但速度變化時,動能不一定變化
D.動能不變的物體,一定處于平衡狀態(tài)

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖所示,在粗糙水平面上固定一點電荷Q,在M點無初速釋放一帶有恒定電量的小物塊,小物塊在Q的電場中運動到N點靜止,則從M點運動到N點的過程中
A.小物塊所受電場力逐漸減小
B.小物塊具有的電勢能逐漸減小
C.M點的電勢一定高于N點的電勢
D.小物塊電勢能變化量的大小一定等于克服摩擦力做的功

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

2014年春晚中開心麻花團(tuán)隊打造的創(chuàng)意形體秀《魔幻三兄弟》給觀眾留下了很深的印象。該劇采用了“斜躺”的表演方式,三位演員躺在傾角為30°的斜面上完成一系列動作,攝像機(jī)垂直于斜面拍攝,讓觀眾產(chǎn)生演員在豎直墻面前表演的錯覺。如圖所示,演員甲被演員乙和演員丙“豎直向上”拋出,到最高點后恰好懸停在“空中”。已知演員甲的質(zhì)量m=60kg,該過程中觀眾看到演員甲上升的“高度”為0.8m。設(shè)演員甲和斜面間最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,重力加速度g=10m/s2,不計空氣阻力。則該過程中,下列說法不正確的是(   )
A.演員甲被拋出的初速度為4m/s
B.演員甲運動的時間為0.4s
C.演員甲的重力勢能增加了480J
D.演員乙和演員丙對甲做的功為480J

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

一物塊沿傾角為θ的斜坡向上滑動。當(dāng)物塊的初速度為v時,上升的最大高度為H,如圖所示;當(dāng)物塊的初速度為時,上升的最大高度記為h。重力加速度大小為g。物塊與斜坡間的動摩擦因數(shù)和h分別為(   )
A.tanθ和B.(-1)tanθ和
C.tanθ和D.(-1)tanθ和

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

起重機(jī)吊起質(zhì)量為m的水泥加速上升的過程中,鋼繩對水泥的拉力做的功為Wl,水泥克服重力做的功為W2,克服空氣阻力做的功為W3。在這一過程中
A.水泥的重力勢能增加了Wl
B.水泥的重力勢能增加了W2
C.水泥的機(jī)械能增加了Wl-W3
D.水泥的機(jī)械能增加了Wl-W2-W3

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計算題

(12分) 以v0=20m/s的初速度,從地面豎直向上拋出一質(zhì)量為m=5kg物體,物體落回地面時的速度大小為v=10m/s。如果物體在運動過程中所受阻力的大小不變,且和地面碰后不再反彈 (以地面為重力零勢能面,g=10m/s2),求:
(1)物體運動過程中所受阻力的大;
(2)物體在離地面多高處,物體的動能與重力勢能相等。

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