(14分)如圖所示,在豎直平面內(nèi)固定有兩個(gè)很靠近的同心圓形軌道,外圓ABCD光滑,內(nèi)圓A′B′C′D′的上半部分B′C′D′粗糙,下半部分B′A′D′光滑.一質(zhì)量m=0.2 kg的小球從軌道的最低點(diǎn)A以初速度v0向右運(yùn)動(dòng),球的尺寸略小于兩圓間距,球運(yùn)動(dòng)的半徑R=0.2 m,取g=10 m/s2.(1)若要使小球始終緊貼外圓做完整的圓周運(yùn)動(dòng),初速度v0至少為多少?(2)若v0=3 m/s,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間小球到達(dá)最高點(diǎn),內(nèi)軌道對(duì)小球的支持力N=2 N,則小球在這段時(shí)間內(nèi)克服摩擦力做的功是多少?(3)若v0=3 m/s,經(jīng)過(guò)足夠長(zhǎng)的時(shí)間后,小球經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)A時(shí)受到的支持力為多少?小球在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中減少的機(jī)械能是多少?
(1)3.16 m/s (2)0.1 J (3)6 N 0.5 J

試題分析:(1)設(shè)此情形下小球到達(dá)最高點(diǎn)的最小速度為vC,則有
小球從A運(yùn)動(dòng)到C由機(jī)械能守恒定律有
mm+2mgR  
代入數(shù)據(jù)解得v0 m/s=3.16 m/s.
(2)設(shè)此時(shí)小球到達(dá)最高點(diǎn)的速度為vC′,克服摩擦力做的功為W,則
 

代入數(shù)據(jù)解得W=0.1 J. 
(3)經(jīng)足夠長(zhǎng)的時(shí)間后,小球在下半圓軌道內(nèi)做往復(fù)運(yùn)動(dòng),設(shè)小球經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)的速度為vA,受到的支持力為NA,則有

代入數(shù)據(jù)解得NA=6 N
設(shè)小球在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中減少的機(jī)械能為ΔE,由功能關(guān)系有 
代入數(shù)據(jù)解得ΔE=0.5 J.   
練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:問答題

資料:理論分析表明,逃逸速度是環(huán)繞速度的倍.即,由此可知,天體的質(zhì)量M越大,半徑R越小,逃逸速度也就越大,也就是說(shuō),其表面的物體就越不容易脫離它的束縛.有些恒星,在它一生的最后階段,強(qiáng)大的引力把其中的物質(zhì)緊緊的壓在一起,密度極大,每立方米的質(zhì)量可達(dá)數(shù)噸.它們的質(zhì)量非常大,半徑又非常小,其逃逸速度非常大.于是,我們自然要想,會(huì)不會(huì)有這樣的天體,它的質(zhì)量更大,半徑更小,逃逸速度更大,以m/s的速度傳播的光都不能逃逸?如果宇宙中真的存在這樣的天體,即使它確實(shí)在發(fā)光,光也不能進(jìn)入太空,我們根本看不到它.這種天體稱為黑洞(black hole)。1970年,科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了第一個(gè)很可能是黑洞的目標(biāo).已知m/s,求:
(1)逃逸速度大于真空中光速的天體叫黑洞(black hole),設(shè)某黑洞的質(zhì)量等于太陽(yáng)的質(zhì)量kg,求它的可能最大半徑(這個(gè)半徑叫做Schwarzchild半徑).
(2)在目前天文觀測(cè)范圍內(nèi),物質(zhì)的平均密度為,如果認(rèn)為我們的宇宙是這樣一個(gè)均勻大球體,其密度使得它的逃逸速度大于光在真空中的速度c,因此任何物體都不能脫離宇宙,問宇宙的半徑至少多大?(球的體積計(jì)算方程

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:單選題

在下面所給出的一些力中,根據(jù)力的效果命名的有( 。
A.壓力、重力B.支持力、彈力、
C.拉力、摩擦力D.浮力、動(dòng)力、

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:單選題

關(guān)于力,下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是( 。
A.力是物體與物體之間的相互作用
B.力是矢量,它既有大小又有方向
C.力可以用帶箭頭的線段表示
D.力可以只有受力物體而沒有施力物體

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:單選題

如圖所示.一輕質(zhì)彈簧一端系在墻上的O點(diǎn),自由伸長(zhǎng)到B點(diǎn),今用一小物體m把彈簧壓縮到A點(diǎn),然后釋放,小物體能運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)靜止,物體與水平地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)恒定,試判斷下列說(shuō)法正確的是(   )
A.物體從A到B速度越來(lái)越大,從B到C速度越來(lái)越小
B.物體從A到B速度越來(lái)越小,從B到C加速度不變
C.物體從A到B先加速后減速,從B到C一直減速運(yùn)動(dòng)
D.物體在B點(diǎn)受合外力為零

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:單選題

如圖所示,A、B、C三個(gè)小球(可視為質(zhì)點(diǎn))的質(zhì)量分別為m、2m、3m,B小球帶負(fù)電,電荷量為q,A、C兩小球不帶電(不考慮小球間的靜電感應(yīng)),不可伸長(zhǎng)的絕緣細(xì)線將三個(gè)小球連接起來(lái)懸掛在O點(diǎn),三個(gè)小球均處于豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E,以下說(shuō)法正確的是

A.靜止時(shí),A、B兩小球間細(xì)線的拉力為5mg+qE
B.靜止時(shí),A、B兩小球間細(xì)線的拉力為5mg-qE
C.剪斷O點(diǎn)與A小球間細(xì)線的瞬間,A、B兩小球間細(xì)線的拉力為qE
D·剪斷O點(diǎn)與A小球間細(xì)線的瞬間,A、B兩小球間細(xì)線的拉力為qE

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:計(jì)算題

如圖所示,勁度系數(shù)k=20.0N/m的輕質(zhì)水平彈簧右端固定在足夠長(zhǎng)的水平桌面上,左端系一質(zhì)量為M=2.0kg的小物體A,A左邊所系輕細(xì)線繞過(guò)輕質(zhì)光滑的定滑輪后與輕掛鉤相連。小物塊A與桌面的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.15,設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力,F(xiàn)將一質(zhì)量m=1.0kg的物體B掛在掛鉤上并用手托住,使滑輪右邊的輕繩恰好水平伸直,此時(shí)彈簧處在自由伸長(zhǎng)狀態(tài)。釋放物體B后系統(tǒng)開始運(yùn)動(dòng),取g=10m/s2

(1)求剛釋放時(shí)物體B的加速度a;
(2)求小物塊A速度達(dá)到最大時(shí)彈簧的伸長(zhǎng)量x1;
(3)已知彈簧彈性勢(shì)能,x為彈簧形變量,求整個(gè)過(guò)程中小物體A克服摩擦力年做的總功W。

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:計(jì)算題

如圖所示,高臺(tái)的上面有一豎直的圓弧形光滑軌道,半徑R=m,軌道端點(diǎn)B的切線水平。質(zhì)量M="5" kg的金屬滑塊(可視為質(zhì)點(diǎn))由軌道頂端A由靜止釋放,離開B點(diǎn)后經(jīng)時(shí)間t="1" s撞擊在斜面上的P點(diǎn)。已知斜面的傾角=37o,斜面底端C與B點(diǎn)的水平距離x0="3" m。g取10 m/s2,sin37o =0.6,cos37o =0.8,不計(jì)空氣阻力。

⑴求金屬滑塊M運(yùn)動(dòng)至B點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力大小
⑵若金屬滑塊M離開B點(diǎn)時(shí),位于斜面底端C點(diǎn)、質(zhì)量m="1" kg的另一滑塊,在沿斜面向上的恒定拉力F作用下由靜止開始向上加速運(yùn)動(dòng),恰好在P點(diǎn)被M擊中。已知滑塊m與斜面間動(dòng)摩擦因數(shù)0.25,求拉力F大小
⑶滑塊m與滑塊M碰撞時(shí)間忽略不計(jì),碰后立即撤去拉力F,此時(shí)滑塊m速度變?yōu)? m/s,仍沿斜面向上運(yùn)動(dòng),為了防止二次碰撞,迅速接住并移走反彈的滑塊M,求滑塊m此后在斜面上運(yùn)動(dòng)的時(shí)間

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:單選題

如圖所示,把質(zhì)量為、帶電量為的物塊放在傾角α=60o的固定光滑絕緣斜面的頂端,整個(gè)裝置處在范圍足夠大的勻強(qiáng)電場(chǎng)中。已知電場(chǎng)強(qiáng)度大小,電場(chǎng)方向水平向左,斜面高為,則釋放物塊后(     )
A.物塊落地時(shí)候的速度大小是
B.物塊落地時(shí)候的速度大小是
C.物塊落地時(shí)候的速度方向與水平成30o
D.物塊落地時(shí)候的速度方向與水平成60o

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同步練習(xí)冊(cè)答案