【題目】如圖所示,AB為傾角θ=37°的絕緣直軌道,軌道的AC部分光滑,CB部分粗糙.BP為半徑R=1.0m的絕緣豎直光滑圓弧形軌道,O為圓心,圓心角∠BOP=143°、兩軌道相切于B點(diǎn),P、O兩點(diǎn)在同一豎直線上.輕彈簧下端固定在A點(diǎn)上端自由伸展到C點(diǎn),整個(gè)裝置處在豎直向下的足夠大的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,場(chǎng)強(qiáng)E=1.0×106N/C.現(xiàn)有一質(zhì)量m=2.0kg、帶負(fù)電且電量大小恒為q=1.0×10﹣5C的物塊(視為質(zhì)點(diǎn)),靠在彈簧上端(不拴接),現(xiàn)用外力推動(dòng)物塊,使彈簧緩慢壓縮到D點(diǎn),然后迅速撤去外力,物塊被反彈到C點(diǎn)時(shí)的速度VC=10m/s.物塊與軌道CB間的動(dòng)摩擦因素μ=0.50,C、D間的距離L=1.0m,物塊第一次經(jīng)過B點(diǎn)后恰能到P點(diǎn).(sin37°=0.6,cos37°=0.8,g 取 10m/s2

(1)求物塊從D點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)的過程中,彈簧對(duì)物塊所做的功W

(2)求B、C兩點(diǎn)間的距離X;

(3)若在P處安裝一個(gè)豎直彈性擋板,物塊與擋板相碰后沿原路返回(不計(jì)碰撞時(shí)的能量損失),再次擠壓彈簧后又被反彈上去,試判斷物塊是否會(huì)脫離軌道?(要寫出判斷依據(jù))

【答案】(1)106J(2)7.7m(3)物塊不會(huì)脫離軌道.

【解析】(1)物塊從DC過程中,根據(jù)動(dòng)能定理得:W﹣(mg﹣qE)LCDsin37°=mvC2

代入數(shù)據(jù)解得 W=106J

(2)物塊在P點(diǎn)的速度應(yīng)滿足 mg﹣qE=m

物塊從CP的豎直高度h=Xsin37°+R(1+cos37°)

物塊所受的滑動(dòng)摩擦力 f=μ(mg﹣qE)cos37°

物塊從CP的過程中,由動(dòng)能定理得

﹣(mg﹣qE)h﹣fX=mvP2-mv02

代入數(shù)據(jù)解得,X=7.7m

(3)假設(shè)物塊第一次從圓弧軌道返回并與彈簧相互作用后,能夠回到與O點(diǎn)等高的位置Q點(diǎn),根據(jù)動(dòng)能定理研究從PQ的過程,得

(mg﹣qE)R﹣2μ(mg﹣qE)Xcos37°=mvQ2-mvP2

解得vQ2=﹣46.6<0

可見,物塊返回后不到達(dá)Q點(diǎn).故物塊不會(huì)脫離軌道.

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】水平面上靜止放置一質(zhì)量為m=02 kg的物塊,固定在同一水平面上的小型電動(dòng)機(jī)通過水平細(xì)線牽引物塊,使物塊由靜止開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng),2秒末達(dá)到額定功率,其v-t圖線如圖所示,物塊與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=01,g=10 m/s2,電動(dòng)機(jī)與物塊間的距離足夠長(zhǎng)。求:

1物塊做勻加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的牽引力大小;

2電動(dòng)機(jī)的額定功率;

3物塊在電動(dòng)機(jī)牽引下,最終能達(dá)到的最大速度。

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】下列運(yùn)動(dòng)情況,可能存在的是: ( )

A. 速度變化很大,但加速度很小

B. 速度變化方向?yàn)檎,但加速度方向(yàn)樨?fù)

C. 速度變化加快,但加速度減小

D. 速度越來越大,加速度越來越小

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】某學(xué)習(xí)小組利用自行車的運(yùn)動(dòng)“探究阻力做功與速度變化的關(guān)系”.人騎自行車在平直的路面上運(yùn)動(dòng),當(dāng)人停止蹬車后,由于受到阻力作用,自行車的速度會(huì)逐漸減小至零,如圖所示.在此過程中,阻力做功使自行車的速度發(fā)生變化.設(shè)自行車無動(dòng)力后受到的阻力恒定.

(1)在實(shí)驗(yàn)中使自行車在平直的公路上獲得某一速度后停止蹬車,需要測(cè)出人停止蹬車后自行車向前滑行的距離s,為了計(jì)算自行車的初速度v,還需要測(cè)量___________(填寫物理量的名稱及符號(hào)).

(2)設(shè)自行車受到的阻力恒為f,計(jì)算出阻力做的功W及自行車的初速度v.改變?nèi)送V沟跑嚂r(shí)自行車的速度,重復(fù)實(shí)驗(yàn),可以得到多組測(cè)量值.以阻力對(duì)自行車做功的大小為縱坐標(biāo),自行車初速度為橫坐標(biāo),作出W-v曲線.分析這條曲線,就可以得到阻力做的功與自行車速度變化的定性關(guān)系.在實(shí)驗(yàn)中作出W-v圖象如圖所示,其中符合實(shí)際情況的是 ________

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,一個(gè)質(zhì)量為電荷量的帶電微粒(重力忽略不計(jì)),從靜止開始經(jīng)電壓加速后,水平進(jìn)入兩平行金屬板間的偏轉(zhuǎn)電場(chǎng),偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)的電壓.金屬板長(zhǎng)兩板間距.:

(1)微粒進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)的速度的大小;

(2)微粒射出偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)的偏轉(zhuǎn)角;

(3)若該勻強(qiáng)磁場(chǎng)的寬度為,為使微粒不會(huì)由磁場(chǎng)右邊射出,該勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度至少多大?

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】1772年,法籍意大利數(shù)學(xué)家拉格朗日在論文《三體問題》指出:兩個(gè)質(zhì)量相差懸殊的天體(如太陽(yáng)和地球)所在同一平面上有5個(gè)特殊點(diǎn),如圖中的L1、L2L3、L4、L5所示,人們稱為拉格朗日點(diǎn).若飛行器位于這些點(diǎn)上,會(huì)在太陽(yáng)與地球共同引力作用下,可以幾乎不消耗燃料而保持與地球同步繞太陽(yáng)做圓周運(yùn)動(dòng).若發(fā)射一顆衛(wèi)星定位于拉格朗日L2點(diǎn),下列說法正確的是(  )

A. 該衛(wèi)星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)周期和地球自轉(zhuǎn)周期相等

B. 該衛(wèi)星在L2點(diǎn)處于平衡狀態(tài)

C. 該衛(wèi)星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的向心加速度大于地球繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的向心加速度

D. 該衛(wèi)星在L2處所受太陽(yáng)和地球引力的合力比在L1處大

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】圖甲為一列簡(jiǎn)諧橫波在某一時(shí)刻的波形圖.a(chǎn)、b兩質(zhì)點(diǎn)的橫坐標(biāo)分別為x=2m和x=6m,圖乙為質(zhì)點(diǎn)b從該時(shí)刻開始計(jì)時(shí)的振動(dòng)圖象。下列說法正確的是( )

A. 該波沿+x方向傳播,波速為1m/s

B. 質(zhì)點(diǎn)a經(jīng)4s振動(dòng)的路程為4m

C. 此時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)a的速度沿-y方向

D. 質(zhì)點(diǎn)a在t =2 s時(shí)速度最大

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖是用雙縫干涉測(cè)光的波長(zhǎng)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備示意圖.

I.圖中是光源,是濾光片,是光屏,它們之間的③④依次是 .(填單縫片雙縫片

.以下哪些操作能夠增大光屏上相鄰兩條亮紋之間的距離

A.增大之間的距離

B.增大之間的距離

C.將紅色濾光片改為綠色濾光片

D.增大雙縫之間的距離

.若在實(shí)驗(yàn)中,使用的雙縫的間距為0.02cm,測(cè)得雙縫與光屏之間的距離為50cm.第1級(jí)亮紋中心到第5級(jí)亮紋中心距離為0.44cm,則待測(cè)單色光的波長(zhǎng)是 nm

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖,在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中靜止的碳14()原子核發(fā)生一次衰變,放射出的粒子與反沖核做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑之比為7:1.粒子與反沖核的

A. 電荷量之比為1:7 B. 動(dòng)量大小之比為7:1

C. 該反應(yīng)為衰變 D. 該反應(yīng)質(zhì)量不守恒

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