如圖所示,光滑圓管形軌道AB部分平直,BC部分是處于豎直平面內(nèi)半徑為R的半圓,圓管截面半徑r<<R.有一質(zhì)量為m、半徑比r略小的光滑小球以水平初速度v0射入圓管,問:

(1)若要使小球能從C端出來(lái),初速度v0,多大?
(2)在小球從C端出來(lái)的瞬間,對(duì)管壁壓力有哪幾種典型情況?初速v0各應(yīng)滿足什么條件?
(1) (2)①當(dāng)N=0時(shí),②對(duì)管壁有向上的壓力,③對(duì)管壁有向下的壓力,

試題分析:(1)當(dāng)球恰好能從C端出來(lái)時(shí),速度為零,根據(jù)機(jī)械能守恒定律求解初速度v0
(2)以小球?yàn)檠芯繉?duì)象,小球經(jīng)過C點(diǎn)時(shí)速度不同,管壁對(duì)球的作用力大小和方向不同,分析討論:當(dāng)管壁對(duì)球無(wú)作用力時(shí),在C點(diǎn)由重力提供小球的向心力,由牛頓第二定律求出在C點(diǎn)的速度,由機(jī)械能守恒定律求出初速v0.當(dāng)初速度大于和小于臨界速度時(shí),由向心力知識(shí)分析管壁對(duì)球的作用力大小和方向.
(1)當(dāng)球恰好能從C端出來(lái)時(shí),速度vC=0.根據(jù)機(jī)械能守恒定律得:,解得,所以要使小球能從C端出來(lái),初速度
(2)在小球從C端出來(lái)的瞬間,對(duì)管壁壓力有三種典型情況:
(3)①當(dāng)管壁對(duì)球無(wú)作用力時(shí),即N=0時(shí),,解得,根據(jù)機(jī)械能守恒定律得,解得
②當(dāng)管壁對(duì)球的作用力方向向下時(shí),球?qū)鼙诘膲毫Ψ较蛳蛏,此時(shí)
③當(dāng)管壁對(duì)球的作用力方向向上時(shí),球?qū)鼙诘膲毫Ψ较蛳蛳,此時(shí)
點(diǎn)評(píng):本題難度中等,對(duì)于小球在管子里的運(yùn)動(dòng)情形與輕桿模型類似,關(guān)鍵抓住臨界情況:小球恰好到最高點(diǎn)和在最高點(diǎn)恰好不受管壁作用力兩種情況
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:單選題

如圖所示,小球從靜止開始沿光滑曲面軌道AB滑下,從B端水平飛出,撞擊到一個(gè)與地面成=37°的斜面上,撞擊點(diǎn)為C。已知斜面上端與曲面末端B相連,若AB的高度差為h,BC間的高度差為H,則h與H的比值h/H等于:(不計(jì)空氣阻力,sin37o=0.6,cos37 o=0.8)

A. 3/4        B. 9/4        C.  4/3         D.  4/9

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:單選題

下列與能量有關(guān)的說法正確的是(     )
A.做平拋運(yùn)動(dòng)的物體在任意相等時(shí)間內(nèi)動(dòng)能的變化量相等
B.做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的物體,其機(jī)械能一定不守恒
C.在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體,其機(jī)械能一定不守恒
D.衛(wèi)星繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑越大,動(dòng)能越小

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:單選題

忽略空氣阻力,下列物體運(yùn)動(dòng)過程中滿足機(jī)械能守恒的是(        )
A.物體沿光滑斜面自由下滑
B.電梯勻速下降
C.物體沿著斜面勻速下滑
D.物體在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:單選題

如圖,在光滑的水平面上有質(zhì)量相等的物塊A、B,木塊A以速度v向右運(yùn)動(dòng),木塊B靜止。當(dāng)A碰到B左側(cè)固接的輕彈簧后,則 (      )

A.當(dāng)彈簧壓縮最大時(shí)A的動(dòng)能減少一半
B.當(dāng)彈簧恢復(fù)原長(zhǎng)時(shí)A的動(dòng)能減為0
C.當(dāng)彈簧恢復(fù)原長(zhǎng)時(shí)整個(gè)系統(tǒng)不減少動(dòng)能,A的動(dòng)能也不減少
D.當(dāng)彈簧壓縮最大時(shí),系統(tǒng)的動(dòng)能全部轉(zhuǎn)化為彈性勢(shì)能

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:單選題

下列運(yùn)動(dòng)的物體機(jī)械能不守恒的是(   )
A.沿圓弧勻速下滑的物體
B.在光滑曲面自由下滑的物體
C.在橢圓軌道上繞地球作周期性運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星(不考慮空氣阻力)
D.在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:單選題

不考慮彈性勢(shì)能時(shí)下列運(yùn)動(dòng)中機(jī)械能一定守恒的是
A.自由落體運(yùn)動(dòng)B.豎直方向上做勻變速運(yùn)動(dòng)
C.在豎直方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng) D.在水平面上作勻加速直線運(yùn)動(dòng)

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:單選題

如圖所示,小球自a點(diǎn)由靜止自由下落,到b點(diǎn)時(shí)與彈簧接觸,到c點(diǎn)時(shí)彈簧被壓縮到最短,若不計(jì)彈簧質(zhì)量和空氣阻力,在小球由a→b→c的運(yùn)動(dòng)過程中:

①小球和彈簧總機(jī)械能守恒
②小球的重力勢(shì)能隨時(shí)間均勻減少
③小球在b點(diǎn)時(shí)動(dòng)能最大
④到c點(diǎn)時(shí)小球重力勢(shì)能的減少量等于彈簧彈性勢(shì)能的增加量
以上敘述正確的是(    )
A.只有①B.只有③C.②③D.①④

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:單選題

將一物體以速度v從地面豎直向上拋出,當(dāng)運(yùn)動(dòng)到拋出點(diǎn)上方h高度時(shí),它的動(dòng)能恰好為勢(shì)能的一半.若取拋出點(diǎn)所在水平面為零勢(shì)能面,則這個(gè)高度h應(yīng)為
A.v2/g B.v2/2gC.v2/3gD.v2/4g

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