【題目】如圖所示，讓小球從圖中的A位置靜止擺下，擺到最低點(diǎn)B處擺線剛好被拉斷，小球在B處恰好未與地面接觸，小球進(jìn)入粗糙的水平面后向右運(yùn)動(dòng)到C處進(jìn)入一豎直放置的光滑圓弧軌道。已知擺線長(zhǎng)，，小球質(zhì)量，B點(diǎn)C點(diǎn)的水平距離，小球與水平面間動(dòng)摩擦因數(shù)，g取。

（1）求擺線所能承受的最大拉力為多大；

（2）要使小球不脫離圓弧軌道，求圓弧軌道半徑R的取值范圍。

【答案】（1）20N；（2）或

【解析】

（1）小球從A到B的過程，由動(dòng)能定理得：

解得：

在B點(diǎn)，由牛頓第二定律得：

解得：

（2）B到C的過程中摩擦力做功，由動(dòng)能定理可得：

可得：

小球進(jìn)入圓軌道后，設(shè)小球能到達(dá)圓軌道最高點(diǎn)的速度為v，要不脫離軌道應(yīng)滿足：

考慮小球從C點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到圓軌道最高點(diǎn)的過程，由動(dòng)能定理得：

聯(lián)立以上解得：R≤0.04m；

小球進(jìn)入圓軌道后，小球上升的最大高度滿足：h≤R，小球可沿軌道返回。

小球從D點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到最高處的過程，由動(dòng)能定理得

解得：R≥0.1m；

所以要使小球不脫離圓弧軌道，圓弧軌道半徑R的取值范圍是R≤0.04m或R≥0.1m。

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】某實(shí)驗(yàn)小組在利用單擺測(cè)定當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊脑囼?yàn)中：

①用游標(biāo)卡尺測(cè)定擺球的直徑，測(cè)量結(jié)果如圖所示，則該擺球的直徑為__cm．

②小組成員在試驗(yàn)過程中有如下說法，其中正確的是___．（填選項(xiàng)前的字母）

A．把單擺從平衡位置拉開30的擺角，并在釋放擺球的同時(shí)開始計(jì)時(shí)

B．測(cè)量擺球通過最低點(diǎn)100次的時(shí)間t，則單擺周期為t/100

C．用懸線的長(zhǎng)度加擺球的直徑作為擺長(zhǎng)，代入單擺周期公式計(jì)算得到的重力加速度值偏大

D．選擇密度較小的擺球，測(cè)得的重力加速度值誤差較小

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，長(zhǎng)為1m的長(zhǎng)木板靜止在光滑的水平面上，長(zhǎng)木板的質(zhì)量M=2 kg，一質(zhì)量m=1 kg的物塊以=5m/s的初速度從長(zhǎng)木板的左端滑上長(zhǎng)木板，經(jīng)過0. 4 s滑到長(zhǎng)木板的右端。重力加速度g=10 m/s，不計(jì)物塊的大小。求:

（1）物塊與長(zhǎng)木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)的大小；

（2）若將物塊無初速的放在靜止長(zhǎng)木板的左端，用一個(gè)水平向右的恒定拉力拉物塊，作用0.2s后撤去拉力，結(jié)果物塊再運(yùn)動(dòng)0.2s剛好運(yùn)動(dòng)到長(zhǎng)木板的右端，則拉力的大小。

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，電源的電動(dòng)勢(shì)為，內(nèi)阻不能忽略。、是兩個(gè)相同的小燈泡，是一個(gè)有一定的電阻且自感系數(shù)很大的線圈。關(guān)于這個(gè)電路的以下說法正確的是（ ）

A.從開關(guān)閉合到電路中電流穩(wěn)定的時(shí)間內(nèi)，燈立刻亮，而后逐漸變暗，最后亮度穩(wěn)定

B.從開關(guān)閉合到電路中電流穩(wěn)定的時(shí)間內(nèi)，燈立刻亮，而后逐漸變暗，最后亮度穩(wěn)定

C.從開關(guān)由閉合到斷開瞬間，燈閃亮一下再熄滅

D.從開關(guān)由閉合到斷開瞬間，電流仍自左向右通過燈

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】兩根相距為的足夠長(zhǎng)的金屬直角導(dǎo)軌如圖所示放置，它們各有一邊在同一水平面內(nèi)，另一邊垂直于水平面。質(zhì)量均為的金屬細(xì)桿、與導(dǎo)軌垂直接觸形成閉合回路，桿與導(dǎo)軌之間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為，每根桿的電阻均為，導(dǎo)軌電阻不計(jì)。整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為，方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。當(dāng)桿在平行于水平導(dǎo)軌的拉力作用下以速度沿水平方向的導(dǎo)軌向右勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，桿正以速度沿豎直方向的導(dǎo)軌向下勻速運(yùn)動(dòng)，重力加速度為。則以下說法正確的是（ ）

A.桿所受拉力的大小為

B.桿所受拉力的大小為

C.桿下落高度為的過程中，整個(gè)回路中電流產(chǎn)生的焦耳熱為

D.桿水平運(yùn)動(dòng)位移為的過程中，整個(gè)回路中產(chǎn)生的總熱量為

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，在空中有一水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，區(qū)域的上下邊緣間距為，磁感應(yīng)強(qiáng)度為。有一長(zhǎng)度為、寬度為、電阻為、質(zhì)量為的矩形線圈緊貼磁場(chǎng)區(qū)域的上邊緣從靜止起豎直下落，當(dāng)線圈的下邊穿出磁場(chǎng)時(shí)，恰好以速率勻速運(yùn)動(dòng)。已知重力加速度為，求：

（1）穿過磁場(chǎng)區(qū)域過程中，線圈中產(chǎn)生的熱量

（2）線圈穿過整個(gè)磁場(chǎng)區(qū)域所經(jīng)歷的時(shí)間

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖，光滑無電阻的金屬框架MON豎直放置，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向垂直于MON平面指向紙里。質(zhì)量為m，長(zhǎng)度為l，電阻為R的金屬棒ab從∠abO=45°的位置由靜止釋放，兩端沿框架在重力作用下滑動(dòng)。若當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹?/span>g，金屬棒與軌道始終保持良好接觸，下列說法正確的是（ ）

A.棒下滑過程機(jī)械能守恒

B.下滑過程中棒產(chǎn)生從b到a方向的電流

C.從釋放到棒全部滑至水平軌道過程中產(chǎn)生的電能等于

D.從釋放到棒全部滑至水平軌道過程中，通過棒的電荷量等于

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖甲，在兩根水平放置的平行金屬導(dǎo)軌兩端各接一只阻值為R=2Ω的電阻，導(dǎo)軌間距為L=0.2m，導(dǎo)軌電阻忽略不計(jì)，整個(gè)裝置處于豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1T。一根電阻r=0.2Ω的導(dǎo)體棒ab置于導(dǎo)軌上，且始終與導(dǎo)軌良好接觸，若導(dǎo)體棒沿平行于導(dǎo)軌方向在PQ和MN之間運(yùn)動(dòng)，其速度圖像如圖乙所示（余弦函數(shù)曲線），求：

(1)導(dǎo)體棒產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式

(2)整個(gè)電路在1min內(nèi)產(chǎn)生的電熱

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示為電磁炮的模型，其軌道處在水平面內(nèi)。已知電源電動(dòng)勢(shì)E=12V,內(nèi)阻r=1Ω電阻R=4Ω;兩導(dǎo)軌間距L為1m,長(zhǎng)度s為20m,導(dǎo)體棒MN的電阻為4Ω,質(zhì)量為2kg,導(dǎo)軌間存在方向垂直導(dǎo)軌平面、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B=1T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)(未畫出)。初始狀態(tài)時(shí)導(dǎo)體棒靜止在導(dǎo)軌最左端并與導(dǎo)軌垂直接觸，若不計(jì)導(dǎo)軌電阻及一切摩擦,則開關(guān)閉合后，下列說法正確的是（ ）

A.開關(guān)閉合瞬間,通過導(dǎo)體棒的電流I=3A

B.導(dǎo)體棒剛開始運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度大小為1m/s2

C.導(dǎo)體棒離開導(dǎo)軌時(shí)的動(dòng)能為40J

D.導(dǎo)體棒離開導(dǎo)軌時(shí)的動(dòng)能小于40J

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