【題目】某興趣小組為了研究過山車的原理提出了下列設(shè)想:取一個與水平方向夾角為37°、長為L=2.0m的粗糙傾斜軌道AB,通過水平軌道BC與半徑為R=0.2m的豎直圓軌道相連,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.一個質(zhì)量m=1kg小物塊以初速度v0=5.0m/s從A點(diǎn)沿傾斜軌道滑下,小物塊到達(dá)C點(diǎn)時速度vC=4.0m/s.取g=10m/s2,sin37°=0.60,cos37°=0.80.
(1)求小物塊到達(dá)C點(diǎn)時對圓軌道壓力的大;
(2)求小物塊從A到B運(yùn)動過程中摩擦力所做的功;
(3)為了使小物塊不離開軌道,并從軌道DE滑出,求豎直圓弧軌道的半徑應(yīng)滿足什么條件?
【答案】(1) FN′=90N (2) Wf=-16.5J (3) R ≤ 0.32m
【解析】(1)設(shè)小物塊到達(dá)C點(diǎn)時受到圓軌道的支持力大小為FN,
根據(jù)牛頓第二定律有:,
解得:FN=90N
根據(jù)牛頓第三定律得,小物塊對圓軌道壓力的大小為FN/=FN=90N
(2)物塊從A到C的過程中,根據(jù)動能定理有:mgLsin37°+Wf =
解得Wf=-16.5J
(3)設(shè)物塊進(jìn)入圓軌道到達(dá)最高點(diǎn)時速度大小為v,
根據(jù)牛頓第二定律有:,F(xiàn)N ≥ 0
則v≥
物塊從圓軌道最低點(diǎn)到最高點(diǎn)的過程中,根據(jù)動能定理有:
聯(lián)立得R ≤ ,解得R ≤ 0.32m
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】(多選)如圖所示,ABC為豎直平面內(nèi)的光滑絕緣軌道,其中AB為傾斜直軌道,BC為與AB相切的圓形軌道,并且圓形軌道處在勻強(qiáng)磁場中,磁場方向垂直紙面向里.質(zhì)量相同的甲、乙、丙三個小球中,甲球帶正電、乙球帶負(fù)電、丙球不帶電.現(xiàn)將三個小球在軌道AB上分別從不同高度由靜止釋放,都恰好通過圓形軌道的最高點(diǎn),則( )
A.經(jīng)過最高點(diǎn)時,三個小球的速度相等
B.經(jīng)過最高點(diǎn)時,甲球的速度最小
C.甲球的釋放位置比乙球的高
D.運(yùn)動過程中三個小球的機(jī)械能均保持不變
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖所示,一導(dǎo)熱性能良好的金屬氣缸靜放在水平面上,活塞與氣缸壁間的摩擦不計。氣缸內(nèi)封閉了一定質(zhì)量的理想氣體。現(xiàn)緩慢地向活塞上倒一定質(zhì)量的沙土,忽略環(huán)境溫度的變化,在此過程中
A. 氣體的內(nèi)能增大
B. 氣缸內(nèi)分子平均動能增大
C. 氣缸內(nèi)氣體分子密度增大
D. 單位時間內(nèi)撞擊氣缸壁單位面積上的分子數(shù)增多
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】某物體在一個足夠大的光滑水平面上向西運(yùn)動,當(dāng)它受到一個向南的恒定外力作用時,物體的運(yùn)動將是( )
A. 直線運(yùn)動且是勻變速直線運(yùn)動
B. 曲線運(yùn)動,但加速度方向改變,大小不變,是非勻變速曲線運(yùn)動
C. 曲線運(yùn)動,但加速度方向不變,大小不變,是勻變速運(yùn)動
D. 曲線運(yùn)動,加速度方向和大小均改變,是非勻變速曲線運(yùn)動
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖所示,一可看成質(zhì)點(diǎn)的小球從A點(diǎn)以某一水平向右的初速度出發(fā),沿水平直線軌道運(yùn)動到B點(diǎn)后.進(jìn)入半徑R=10cm的光滑豎直圓形軌道,圓形軌間不相互重疊.即小球離開圓形軌道后可繼續(xù)向C點(diǎn)運(yùn)動,C點(diǎn)右側(cè)有一壕溝,C、D兩點(diǎn)的豎直高度h=0.8m,水平距離s=2m,水平軌道AB長為L1=5m,BC長為L2=4m,小球與水平軌道間的動摩檫因數(shù)μ=0.2.取重力加速度g=l0m/s2.則:
(1)若小球恰能通過圓形軌道的最高點(diǎn),求小球在A點(diǎn)的初速度;
(2)若小球既能通過圓形軌道的最高點(diǎn),又不掉進(jìn)壕溝,求小球在A點(diǎn)初速度的范圍是多少.
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】長征五號系列多級運(yùn)載火箭,是中國新一代運(yùn)載火箭中芯級直徑為5米的火箭系列。能夠?qū)?3噸物體直接送入地球同步轉(zhuǎn)移軌道。如圖是同步轉(zhuǎn)移軌道示意圖,近地點(diǎn)接近地球表面,到地心距離為R,速度大小是v1;遠(yuǎn)地點(diǎn)距地面35787km,到地心距離用表示,速度大小是v2。下列論述中正確的是( )
A. 近地點(diǎn)與遠(yuǎn)地點(diǎn)的速度大小之比
B. 從近地點(diǎn)運(yùn)動到遠(yuǎn)地點(diǎn)的過程中航天器相對地心的總能量在減少
C. 從近地點(diǎn)運(yùn)動到遠(yuǎn)地點(diǎn)的過程中航天器相對地心的總能量在增加
D. 航天器在近地點(diǎn)的速度大于第一宇宙速度。
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】在勻速轉(zhuǎn)動的水平轉(zhuǎn)盤上,有一個相對于盤靜止的物體,隨盤一起轉(zhuǎn)動,關(guān)于它的受力情況,下列說法中正確的是( )
A. 只受到重力和盤面的支持力作用
B. 只受到重力、支持力和靜摩擦力的作用
C. 向心力由動摩擦力提供
D. 受到重力、支持力、靜摩擦力和向心力的作用
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】下列說法正確的是( )
A. 四種基本相互作用是指:重力、彈力、電場力、磁場力
B. 地面上的物體具有的重力勢能是物體和地球共有的
C. 電容器的電容與電容器的帶電量有關(guān)
D. 通電導(dǎo)線在磁場中受到的安培力為零,導(dǎo)線所在處的磁感應(yīng)強(qiáng)度一定為零
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