如圖所示的“S”形玩具軌道,該軌道是用內(nèi)壁光滑的薄壁細(xì)圓管彎成,放置在豎直平面內(nèi),軌道彎曲部分是由兩個半徑相等的半圓對接而成,圓半徑比細(xì)管內(nèi)徑大得多,軌道底端與水平地面相切,軌道在水平面上不可移動。彈射裝置將一個小球(可視為質(zhì)點)從a點水平彈射向b點并進入軌道,經(jīng)過軌道后從最高點d水平拋出。已知小球與地面ab段間的動摩擦因數(shù)μ=0.2,不計其它機械能損失,ab段長L=1.25m,圓的半徑R=0.1m,小球質(zhì)量m=0.01kg,軌道質(zhì)量為M=0.26kg,g=10m/s2,求:
(1)要使小球從d點拋出后不碰軌道,小球的初速度v0需滿足什么條件?
(2)設(shè)小球進入軌道之前,軌道對地面的壓力大小等于軌道自身的重力,當(dāng)v0至少為多少時,小球經(jīng)過兩半圓的對接處c點時,軌道對地面的壓力為零。
(1) (2) 6 m/s (3)a點
解析試題分析:
(1)設(shè)小球到達d點時速度為vd,由動能定理得 (1)
如小球由d點做平拋運動剛好經(jīng)過圖中的O點,
則有 (2) (3)
聯(lián)立(1)(2)(3)并代入數(shù)據(jù)解得 (4) 即初速度滿足 (5)
(2)設(shè)小球到達c點處速度為vc,由動能定理,得
(6)
當(dāng)小球通過c點時,由牛頓第二定律得
(7)
要使軌道對地面的壓力為零,則有
N′=Mg (8)
聯(lián)立⑥⑦⑧并代入數(shù)值,解得小球的最小速度
v0="6" m/s (9)
(3)小球能通過d點,需滿足,由動能定理 (10)
得:
小球過不了d點而沿軌道原路返回 (11)
對整個過程由動能定理,有 (12)
得 x=2.5m (13) 即小球最終停在a處 (14)
考點:豎直平面的圓周運動往往結(jié)合能否完成圓周運動的臨界條件以及平拋運動進行考查,解題思路是正確受力分析列向心力方程,然后結(jié)合功能關(guān)系求解.
科目:高中物理 來源: 題型:計算題
(12分)如圖所示,在豎直平面內(nèi)一個帶正電的小球質(zhì)量為m,所帶的電荷量為q,用一根長為L不可伸長的絕緣細(xì)線系在一勻強電場中的O點.勻強電場方向水平向右,分布的區(qū)域足夠大.現(xiàn)將帶正電小球從O點右方由水平位置A點無初速度釋放,小球到達最低點B時速度恰好為零.
(1)求勻強電場的電場強度E的大小;
(2)若小球從O點的左方由水平位置C點無初速度釋放,則小球到達最低點B所用的時間t是多少?
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科目:高中物理 來源: 題型:計算題
如圖所示,固定在水平面上的斜面與水平面的連接處為一極小的光滑圓弧(物塊經(jīng)過Q點時不損失機械能),斜面與地面是用同種材料制成的。斜面的最高點為P,P距離水平面的高度為h=5m。在P點先后由靜止釋放兩個可視為質(zhì)點的小物塊A和B,A、B的質(zhì)量均為m=1kg,A與斜面及水平面的動摩擦因數(shù)為μ1=0.5,B與斜面及水平面的動摩擦因數(shù)為μ2=0.3。A物塊從P點由靜止釋放后沿斜面滑下,停在了水平面上的某處。
求:
(1)A物塊停止運動的位置距離斜面的直角頂端O點的距離是多少?
(2)當(dāng)A物塊停止運動后準(zhǔn)備再釋放B物塊時發(fā)現(xiàn)它們可能會發(fā)生碰撞,為了避免AB碰撞,此時對A另外施加了一個水平向右的外力F,把A物體推到了安全的位置,之后再釋放B就避免了AB碰撞。求外力F至少要做多少功,可使AB不相撞?(g取10m/s2,此問結(jié)果保留三位有效數(shù)字)
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科目:高中物理 來源: 題型:計算題
(18分)如圖甲所示為某工廠將生產(chǎn)工件裝車的流水線原理示意圖。AB段是一光滑曲面,A距離水平段BC的高為H=1.25m,水平段BC使用水平傳送帶裝置傳送工件,已知BC長L=3m,傳送帶與工件(可視為質(zhì)點)間的動摩擦因數(shù)為μ=0.4,皮帶輪的半徑為R=0.1m,其上部距車廂底面的高度h=0.45m。讓質(zhì)量m=1kg的工件由靜止開始從A點下滑,經(jīng)過B點的拐角處無機械能損失。通過調(diào)整皮帶輪(不打滑)的轉(zhuǎn)動角速度ω可使工件經(jīng)C點拋出后落在固定車廂中的不同位置,取g=10m/s2。求:
(1)當(dāng)皮帶輪靜止時,工件運動到點C時的速度為多大?
(2)皮帶輪以ω1=20rad/s逆時針方向勻速轉(zhuǎn)動,在工件運動到C點的過程中因摩擦而產(chǎn)生的內(nèi)能是多少?
(3)設(shè)工件在車廂底部的落點到C點的水平距離為s,在圖乙中定量畫出s隨皮帶輪角速度ω變化關(guān)系的s-ω圖象。(規(guī)定皮帶輪順時針方向轉(zhuǎn)動時ω取正值,該問不需要寫出計算過程)
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科目:高中物理 來源: 題型:計算題
如圖所示,在光滑絕緣水平面上B點的正上方O處固定一個質(zhì)點,在水平面上的A點放另一個質(zhì)點,兩個質(zhì)點的質(zhì)量均為m,帶電量均為+Q 。C為AB直線上的另一點(O、A、B、C位于同一豎直平面上),AO間的距離為L,AB和BC間的距離均為L/2,在空間加一個水平方向的勻強電場后A處的質(zhì)點處于靜止。試問:
(1)該勻強電場的場強多大?其方向如何?
(2)如給A處的質(zhì)點一個指向C點的初速度v0 ,則該質(zhì)點到達C點時的加速度和速度分別多大?
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科目:高中物理 來源: 題型:計算題
(14分)如圖裝置,AB段為傾角為37°的粗糙斜面,動摩擦因數(shù)μ1為0.25,BC、CE段光滑,CD為一光滑的圓形軌道,半徑R="0." 32m,物體在C點能順利進出圓形軌道而不損失機械能。EF為一逆時針勻速轉(zhuǎn)動的足夠長的傳送帶,動摩擦因數(shù)μ2為0.2,F(xiàn)從AB面上距地面H處輕輕放上一質(zhì)量m=1kg的小物塊(視為質(zhì)點)。物塊經(jīng)過CD軌道后滑向傳送帶。取,sin370=0.6,cos370=0.8。
1、現(xiàn)將物體從H=2.7m處釋放,求①第一次經(jīng)過B點時的速度大小,②第一次經(jīng)過D點時軌道對物塊的壓力大小。
2、若傳送帶的速度為v=5m/s。物體仍從H=2.7m處釋放,試計算說明物體能否兩次通過最高點D?若能通過,請計算第二次通過最高點D點時軌道對物塊的壓力大小。
3、若傳送帶速度大小可在釋放物塊前預(yù)先調(diào)節(jié)。將物體從H=2.7m處釋放,從釋放到第二次進入圓軌道過程的過程中,試分析物塊和各接觸面摩擦至少要產(chǎn)生多少熱量才能保證物體能夠兩次到達D點?
4、現(xiàn)將傳送帶速度調(diào)節(jié)至一足夠大速度值,將物體從AB某處釋放后,第10次進入圓軌道時仍不脫離圓軌道,試分析釋放物塊的高度有何要求?
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科目:高中物理 來源: 題型:計算題
(14分)如圖所示,半徑R = 0.1m的豎直半圓形光滑軌道bc與水平面ab相切。質(zhì)量m = 0.1kg的小滑塊B放在半圓形軌道末端的b點,另一質(zhì)量也為m= 0.1kg的小滑塊A,以v0 = 2m/s的水平初速度向B滑行,滑過s = 1m的距離,與B相碰,碰撞時間極短,碰后A、B粘在一起運動。已知木塊A與水平面之間的動摩擦因數(shù)μ = 0.2。取重力加速度g = 10m/s²。A、B均可視為質(zhì)點。求
(1)A與B碰撞前瞬間的速度大小vA;
(2)碰后瞬間,A、B共同的速度大小v;
(3)在半圓形軌道的最高點c,軌道對A、B的作用力N的大小。
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科目:高中物理 來源: 題型:計算題
如圖所示,一傾角為θ=37°的光滑斜面固定在地面上,斜面長度s0=3.0m,斜面底端有一垂直于斜面的固定擋板。在斜面頂端由靜止釋放一質(zhì)量m=0.10kg的小物塊。當(dāng)小物塊與擋板第一次碰撞后,能沿斜面上滑的最大距離s=0.75m。已知小物塊第一次與擋板碰撞過程中從接觸到離開所用時間為0.10s,重力加速度g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8。求:
(1)小物塊第一次與擋板碰撞前的速度大;
(2)小物塊第一次與擋板撞擊過程中損失的機械能;
(3)小物塊第一次與擋板撞擊過程中受到擋板的平均作用力。
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科目:高中物理 來源: 題型:計算題
(8分)電場中某區(qū)域的電場線如圖所示, A、B是電場中的兩點. 一個電荷量q = +4.0×10-8 C的點電荷在A點所受電場力FA=2.0×10-4 N,將該點電荷從A點移到B點,電場力做功W = 8.0×10-7J .
求:(1)A點電場強度的大小EA;(2)A、B兩點間的電勢差U.
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