為了研究過山車的原理,物理小組提出了下列的設(shè)想:取一個與水平方向夾角為37°、長為L=2.0m的粗糙的傾斜軌道AB,通過水平軌道BC與豎直圓軌道相連,出口為水平軌道DE,整個軌道除AB段以外都是光滑的。其中AB與BC軌道以微小圓弧相接,如圖所示。一個小物塊以初速度v0=4.0m/s,從某一高處水平拋出,到A點時速度方向恰沿AB方向,并沿傾斜軌道滑下。已知物塊與傾斜軌道的動摩擦因數(shù)u=0.50(g取10m/s2,)求:
(1)小物塊的拋出點和A點的高度差;
(2)要使小物塊不離開軌道,并從水平軌道DE滑出,求豎直圓弧軌道的半徑應(yīng)該滿足什么條件;
(3)為了讓小物塊不離開軌道,并且能夠滑回傾斜軌道AB,則豎直圓軌道的半徑應(yīng)該滿足什么條件。
(1)0.45m (2) (3)
解析試題分析:(1)小物塊做平拋運動,經(jīng)時間t到達(dá)A處時,速度沿斜面方向與水平夾角37度,設(shè)高度差為h,水平分速度為vx,豎直分速度為vy
由以上兩式得 h=0.45m
(2)物體落在斜面上后,受到斜面的摩擦力
設(shè)物塊進(jìn)入圓軌道最高點時有最小速度v1,此時物塊受到的重力恰好提供向心力,令此時半徑為R0
物塊從拋出到圓軌道最高點的過程中
聯(lián)立上式,解得:R0=0.66m
所以要使物塊從水平軌道DE滑出,圓弧軌道的半徑
(3)為了讓小物塊不離開軌道,并且能夠滑回傾斜軌道AB,則物塊上升的高度應(yīng)該小于或等于軌道半徑
所以要使物塊能夠滑回傾斜軌道AB,則
考點:平拋運動 動能定理 圓周運動
科目:高中物理 來源: 題型:計算題
(8分)如圖所示,空間存在水平方向的勻強電場E=2.0×104N/C,在A處有一個質(zhì)量為0.3kg的質(zhì)點,所帶電荷量為q=+2.0×10-4C,用一長為L=600cm的不可伸長的絕緣細(xì)線與固定點O連接。AO與電場線平行處于水平狀態(tài),取g=10m/s2 .現(xiàn)讓該質(zhì)點在A處靜止釋放,求:
(1)質(zhì)點第一次到達(dá)O點正下方時電場力做的功;
(2)質(zhì)點第一次到達(dá)O點正下方時的速度大小ν。
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科目:高中物理 來源: 題型:計算題
(10分)一輛車通過一根跨過定滑輪的繩PQ提升井中質(zhì)量為m的物體,如圖所示.繩的P端拴在車后的掛鉤上,Q端拴在物體上.設(shè)繩的總長不變,繩的質(zhì)量、定滑輪的質(zhì)量和尺寸、滑輪上的摩擦都忽略不計.開始時,車在A點,左右兩側(cè)繩都已繃緊并且是豎直的,左側(cè)繩長為H.提升時,車加速向左運動,沿水平方向從A經(jīng)過B駛向C.設(shè)A到B的距離也為H,車過B點時的速度為vB.
求在車由A移到B的過程中,繩Q端的拉力對物體做的功。
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科目:高中物理 來源: 題型:計算題
(12分)如圖所示,ABC為一固定的半圓形軌道,軌道半徑R=0.4m,A、C兩點在同一水平面上.現(xiàn)從A點正上方h=2m的地方以v0=4m/s的初速度豎直向下拋出一質(zhì)量m=2kg的小球(可視為質(zhì)點),小球剛好從A點進(jìn)入半圓軌道.不計空氣阻力,重力加速度g取10 m/s2 .
(1)若軌道光滑,求小球下落到最低點B時的速度大小;
(2)若軌道光滑,求小球相對C點上升的最大高度;
(3)實際發(fā)現(xiàn)小球從C點飛出后相對C點上升的最大高度為2.5m,求小球在半圓軌道上克服摩擦力所做的功.
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科目:高中物理 來源: 題型:計算題
(10分)質(zhì)量為M="2" kg的木板若固定在光滑的水平地面上,質(zhì)量為m="0.04" kg的子彈以速度v1="500" m/s射入,射出時子彈速度v2="300" m/s,如圖所示,今將釘子拔掉,子彈穿出木塊后的速度多大?(設(shè)前后兩次子彈和木塊的作用力相同)
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科目:高中物理 來源: 題型:計算題
(18分)如圖所示,質(zhì)量為m的小球懸掛在長為L的細(xì)線下端,將它拉至與豎直方向成θ=60°的位置后自由釋放.當(dāng)小球擺至最低點時,恰好與水平面上原來靜止的、質(zhì)量為2m的木塊相碰,碰后小球速度反向且動能是碰前動能的.已知木塊與地面的動摩擦因素μ=,重力加速度取g.求:
(1)小球與木塊碰前瞬間所受拉力大小
(2)木塊在水平地面上滑行的距離
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科目:高中物理 來源: 題型:計算題
如圖所示,一質(zhì)量為M、長為L的長方形木板B放在光滑水平地面上,在其右端放一質(zhì)量為m的小木塊A,m<M。現(xiàn)以地面為參照系給A、B以大小相等、方向相反的初速度V0,使A開始向左運動、B開始向右運動,最后A剛好沒有滑離B板。求:
(1)它們最后的速度大小和方向
(2)A、B系統(tǒng)損失的機(jī)械能
(3)小木塊A向左運動到達(dá)的最遠(yuǎn)方(從地面上看)離出發(fā)點的距離。
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科目:高中物理 來源: 題型:計算題
(12分)如圖所示,水平軌道CD與光滑豎直圓軌道ED、BC分別相切于D、C點。質(zhì)量m=2kg的小滑塊從圓軌道B點上方由靜止釋放,通過B點切如軌道BC,此后,滑塊在軌道內(nèi)往復(fù)運動。已知AB間高度差h=1.6m,圓軌道半徑均為R=1.6m,CD長l=3.5m,滑塊與CD間的動摩擦因數(shù)=0.4,取g=10m/s2,求:
(1)滑塊落入軌道后,能離開水平軌道CD的最大高度;
(2)滑塊最終停在距C點多遠(yuǎn)處;
(3)滑塊在水平軌道CD上運動的總時間。
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科目:高中物理 來源: 題型:單選題
設(shè)質(zhì)量的物體從傾角為,高2.0m的光滑斜面由靜止開始下滑,那么當(dāng)它滑到斜面中點位置時所具有的機(jī)械能是(取地面為參考平面,):
A.零 | B.20 | C.40 | D.10 |
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