Processing math: 0%
3.如圖所示,半徑R=0.80m的四分之一   光滑圓弧軌道豎直固定,過最低點的半徑OC處于豎直位置.其右方有底面半徑r=0.2m的轉(zhuǎn)筒,轉(zhuǎn)筒頂端與C等高,下部有一小孔,距頂端h=0.8m.轉(zhuǎn)筒的軸線與圓弧軌道在同一豎直平面內(nèi),開始時小孔也在這一平面內(nèi)的圖示位置.今讓一質(zhì)量m=0.1kg的小物塊自A點由靜止開始下落后打在圓弧軌道上的B點,但未反彈,在瞬問碰撞過程中,小物塊沿半徑方向的分速度立刻減為O,而沿切線方向的分速度不變.此后,小物塊沿圓弧軌道滑下,到達C點時觸動光電裝置,使轉(zhuǎn)簡立刻以某一角速度勻速轉(zhuǎn)動起來,且小物塊最終正好進入小孔.已知A、B到圓心O的距離均為R,與水平方向的夾角均為θ=30°,不計空氣阻力,g取l0m/s2.求:
(1)轉(zhuǎn)筒軸線距C點的距離L;
(2)轉(zhuǎn)筒轉(zhuǎn)動的角速度ω.

分析 (1)先根據(jù)幾何關(guān)系求得碰后小球速度,從B到C得運動過程中運用動能定理求得到達C的速度,小球從C點拋出后做平拋運動,根據(jù)平拋運動的基本規(guī)律即可求解;
(2)小物塊最終正好進入小孔,所以在小球做平拋運動的時間里,轉(zhuǎn)筒正好轉(zhuǎn)了n圈,即t=nT=n\frac{2π}{ω}(n=1,2,3…).

解答 解:(1)由題意可知,ABO為等邊三角形,則AB間距離為R,小物塊從A到B做自由落體運動,根據(jù)運動學(xué)公式有 
vB2=2gR,vB切=vBsin60°
從B到C,只有重力做功,據(jù)機械能守恒定律有mgR(1-cos60°)+\frac{1}{2}mv_{B切}^2=\frac{1}{2}mv_C^2
在C點,根據(jù)牛頓第二定律有{F'_C}-mg=\frac{mv_C^2}{R}
代入數(shù)據(jù)解得{v_C}=2\sqrt{5}m/s,{F'_C}=3.5N
滑塊從C點到進入小孔的時間:t=\sqrt{\frac{2h}{g}}=\sqrt{\frac{2×0.8}{10}}s=0.4s
L-r=vC
則L=r+vCt=0.2(1+4\sqrt{5}) m
(2)在小球平拋的時間內(nèi),圓桶必須恰好轉(zhuǎn)整數(shù)轉(zhuǎn),小球才能鉆入小孔;
即ωt=2nπ(n=1,2,3…)
ω=\frac{2nπ}{t}=5nπ(n=1,2,3…)
答:(1)轉(zhuǎn)筒軸線距C點的距離L為0.2(1+4\sqrt{5}) m;
(2)轉(zhuǎn)筒轉(zhuǎn)動的角速度ω為5nπ(n=1,2,3…).

點評 本題是圓周運動與平拋運動相結(jié)合的題目,考查了圓周運動及平拋運動的基本規(guī)律,運動過程較為復(fù)雜,難度較大.

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:多選題

13.賽車在水平路面上轉(zhuǎn)彎時,常常在彎道上沖出跑道,則以下說法正確的是(  )
A.是由于賽車行駛到彎道時,運動員未能及時轉(zhuǎn)動方向盤才造成賽車沖出跑道的
B.是由于賽車行駛到彎道時,沒有及時加速才造成賽車沖出跑道的
C.是由于賽車行駛到彎道時,沒有及時減速才造成賽車沖出跑道的
D.由公式Fm=m\frac{{v}^{2}}{r}可知,彎道半徑越小,越容易沖出跑道

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:填空題

14.人體的細胞內(nèi)外存在電勢差(膜電位差)約U=35mV,細胞膜厚度約L=7.0×10-9m.細胞膜有選擇地讓鉀或鈉離子通過,以維持細胞內(nèi)、外的電勢差和滲透壓,當(dāng)一個一價鈉離子通過細胞時,它受到的靜電力F=8×10-13N(e=1.6×10-19C).

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:解答題

11.在“驗證機械能守恒定律”的實驗中,打點計時器所用電源頻率為50Hz,重錘質(zhì)量設(shè)為m,當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊闹禐?.80m/s2,讓重錘自由下落,在紙帶上打出一系列點.舍去初始部分點后得到如圖紙帶,各點對應(yīng)刻度尺上的刻度值如圖所示.

(1)選用的測量儀器除打點計時器外還需要C;
A.彈簧秤 B.天平 C.毫米刻度尺 D.秒表
(2)圖中的紙帶左(填左或右)側(cè)是與重物相連的;
(3)從打B點到打G點,重錘的動能增加了1.7m,重力勢能減少了1.8m(結(jié)果用帶有m的值表達,數(shù)字部分保留兩位數(shù)).實驗結(jié)論是在誤差允許范圍內(nèi),重物下落過程機械能守恒.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:解答題

18.讓小球從斜面的頂端滾下,如圖所示是用閃光照相機拍攝的小球在斜面上運動的一段,已知閃頻為10Hz,且O點是0.4s時小球所處的位置,試根據(jù)此圖估算:
(1)小球從O點到B點的平均速度;
(2)小球在A點的瞬時速度;
(3)小球在B點的瞬時速度;
(4)小球運動的加速度.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

8.某物體做直線運動的v-t圖象如圖甲所示,據(jù)此判斷圖乙(F表示物體所受合力,x表示物體的位移)四個選項中正確的是( �。�
A.B.C.D.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:解答題

15.(1)在探究“加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的活動中:
①接通電源與讓紙帶(隨物體)開始運動,這兩個操作的時間關(guān)系應(yīng)當(dāng)是A(單選)
A、先接通電源,后釋放紙帶    B、先釋放紙帶,后接通電源
C、釋放紙帶的同時接通電源    D、先接通電源或先釋放紙帶都可以
②關(guān)于打點計時器打點時間間隔的長短,三位同學(xué)各自發(fā)表了自己的看法,其中正確的是C(單選)
A、電源電壓越高,通過的電流越強,打點速度就會越快,每打兩個點的時間間隔就會越短
B、手拉紙帶速度越大,紙帶運動越快,打點速度就會越快,每打兩個點所需時間間隔就會越短
C、打點計時器每打兩個點的時間間隔由電源的頻率決定,與電源電壓和紙帶的速度無關(guān)            
D、以上都不對
③某同學(xué)在接通電源進行實驗之前,將實驗器材組裝如圖所示.請你指出該裝置中的錯誤或不妥之處(填兩處):a.打點計時器不應(yīng)使用干電池,應(yīng)使用交流電源     b.實驗中沒有平衡小車的摩擦力.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:解答題

12.某同學(xué)利用教材提供的方案進行“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實驗,如圖1是該同學(xué)正要接通電源進行實驗時的裝置情況.

(1)該安裝存在多處明顯不當(dāng),請逐一指出如何改正這些不當(dāng)之處:
(a)調(diào)節(jié)滑輪高度,使?fàn)恳≤嚨募毦€與小車前進方向一致;
(b)電磁打點計時器的電源應(yīng)為低壓交流電源(不超過6V);
(c)應(yīng)將打點計時器固定在板上遠離滑輪的一端,并使小車釋放前位于靠近打點計時器的位置;
(2)該同學(xué)調(diào)整好裝置后重新實驗,電源頻率f=50Hz,在其中一條紙帶的點中,選出零點,每隔4個點取1個計數(shù)點,因保存不當(dāng),紙帶被污染,如圖2所示,A、B、C、D是依次排列的4個計數(shù)點,僅能讀出其中3個計數(shù)點到零點的距離:SA=16.6mm、SB=126.5mm、SD=624.5mm.若無法再做實驗,可由以上信息推知:
(a)用于計算相鄰兩計數(shù)點的時間間隔的表達式t=\frac{5}{f}
(b)用于計算打C點時物體速度大小的表達式v=\frac{{s}_{D}-{s}_{B}}{10}f;
(c)用于計算物體加速度大小的表達式a==\frac{{s}_{D}+2{s}_{A}-3{s}_{B}}{75}f2

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:解答題

13.如圖所示,水平直軌道末端B點處剛好與一光滑的半圓弧軌道平滑相連,C點為半圓弧軌道的頂點,圓弧半徑R=30cm.現(xiàn)在有一質(zhì)量m=3kg的小木塊以某一初速度V0向右運動,并能沿圓弧軌道滑行.已知木塊與水平軌道間的動摩擦因數(shù)μ=0.5,A點與B點的距離L=12m.木塊通過最高點C時,木塊對軌道的壓力F為10N,求V0的大小?

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊答案