【題目】如圖所示，一足夠長的水平軌道ADC由粗糙部分AD和光滑部分DC組成，粗糙部分的動摩擦因數(shù)μ=0.5，半徑為R=1m的光滑豎直半圓軌道CE與水平軌道相切。一質量m=0.5kg的小物塊以初速度v0從D點向右運動沖上半圓軌道，小物塊至最高點E時，其對軌道的壓力25N，重力加速度g取10m/s2，求：

（1）小物塊在最高點時受到的向心力大小；

（2）小物塊的初速度v0；

（3）改變小物塊在水平面AC運動的初始位置，若要使小物塊能通過半圓軌道最高點，則小物塊初始位置與D點的距離x必須滿足什么條件？

【答案】（1）小物塊在最高點時受到的向心力大小是30N；（2）小物塊的初速度是10m/s；（3）小物塊初始位置與D點的距離x必須滿足x≤5m。

【解析】

（1）小物塊在最高點時受重力和軌道對小球的彈力N，由牛頓第三定律知軌道對小球的彈力N=25N，所以向心力為F=mg+N=30N

（2）設在最高點的速度為v1，由牛頓第二定律得：mg+N=m

從D到最高點的過程由動能定理得：-mg2R=-

聯(lián)立解得：v0=10m/s

（3）設物塊通過半圓軌道最高點為v，由牛頓第二定律得：m≥mg，即v≥

從釋放點到最高點的過程由動能定理得：-μmgx-mg2R=-

聯(lián)立解得：x≤5m

練習冊系列答案
相關習題

科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】某實驗興趣小組用如圖所示實驗裝置研究小車在斜面上的運動情況及功能關系

（1）實驗中，除打點計時器（含紙袋、復寫紙）、小車、平板、鐵架臺、導線及開關外，在下面的器材中，必須使用的有___。（填選項代號）

A．交流電源 B．直流電源 C．刻度尺 D．秒表

（2）部分使用步驟如下：

A．把打點計時器固定在平板上，讓紙帶穿過限位孔

B．接通電源，打點計時器工作穩(wěn)定后釋放小車

C．將紙帶與小車尾部相連，小車�？吭诖螯c計時器附進

D．打點完畢，關閉電源，更換紙帶，重復操作，打出多條紙帶

上述步驟的正確順序是_____（用字母填寫）

（3）從打出的紙帶中選出了一條理想紙帶，紙帶上點跡清晰，打點計時器所用的電源頻率是50Hz．如圖所示，O、A、B、C、D是選用的計數(shù)點，測得s1=2.50cm、s2=3.50cm、s3=4.50cm、s4=5.50cm。相鄰兩個計數(shù)點間的時間間隔是T=__s；打計數(shù)點B時紙帶的瞬時速度大小為vB=__m/s．小車的加速度a=____m/s2。

（4）斜面傾角=37，小車的質量為0.2kg，從打下計數(shù)點B到D的過程中，小車機械能的減小量E=___J（取g=9.8m/s2，=0.6，=0.8）

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】某實驗小組“用落體法驗證機械能守恒定律”，實驗裝置如圖甲所示.實驗中測出重物自由下落的高度h及對應的瞬時速度v，計算出重物減少的重力勢能mgh和增加的動能mv2，然后進行比較，如果兩者相等或近似相等，即可驗證重物自由下落過程中機械能守恒.請根據(jù)實驗原理和步驟完成下列問題：

(1)關于上述實驗，下列說法中正確的是________.

A.重物最好選擇密度較小的木塊

B.重物的質量可以不測量

C.實驗中應先接通電源，后釋放紙帶

D.可以利用公式v＝來求解瞬時速度

(2)如圖乙是該實驗小組打出的一條點跡清晰的紙帶，紙帶上的O點是起始點，選取紙帶上連續(xù)的點A、B、C、D、E、F作為計數(shù)點，并測出各計數(shù)點到O點的距離依次為27.94 cm、32.78 cm、38.02 cm、43.65 cm、49.66 cm、56.07 cm.已知打點計時器所用的電源是50 Hz的交流電，重物的質量為0.5 kg，則從計時器打下點O到打下點D的過程中，重物減少的重力勢能ΔEp＝________ J；重物增加的動能ΔEk＝________ J(重力加速度g取9.8 m/s2，計算結果均保留三位有效數(shù)字)。

(3)實驗小組的同學又正確計算出圖乙中打下計數(shù)點A、B、C、D、E、F各點的瞬時速度v，以各計數(shù)點到A點的距離h′為橫軸，v2為縱軸作出圖象如圖丙所示，根據(jù)作出的圖線，能粗略驗證自由下落的物體機械能守恒的依據(jù)是__________________.

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】某物理興趣小組做“驗證力的平行四邊形定則”實驗

（1）圖甲是實驗裝置，將橡皮條一端固定在長木板上，另一端與兩根細繩相連，兩細繩的另一端分別有一個繩套，實驗時，先用兩個彈簧測力計平行于木板拉繩套，將橡皮條與細繩的結點拉到O點，其中拉OC細繩的彈簧測力計指針位置如圖甲所示，其讀數(shù)為_____ N；

（2）關于實驗中的一些操作，下列說法正確的是______.

A．實驗時，應將木板豎直放置

B．測量同一組數(shù)據(jù)F1、F2和合力F的過程中，橡皮條與細繩結點的位置不能變化

C．橡皮條彈性要好，拉結點到達某一位置O時，拉力要適當大些

D．拉橡皮條的細繩要長些，標記同一細繩方向的兩點要近些

（3）在做“驗證力的平行四邊形定則”的實驗中，用M、N兩個彈簧測力計拉橡皮條使其結點位于O處，此時ɑ+β=90，如圖丙所示，然后保持彈簧測力計N的方向不變，當ɑ角由圖中所示的值減小時，要使結點仍在O處，則兩彈簧測力計的讀數(shù)中______.

A．M的讀數(shù)增大，N的讀數(shù)減小

B．M的讀數(shù)減小，N的讀數(shù)減小

C．M的讀數(shù)先增大后減小，N的讀數(shù)一直減小

D．M的讀數(shù)一直減小，N的讀數(shù)先增大后減小

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】我國“神舟”十一號飛船于2016年10月17日發(fā)射成功。飛船先沿橢圓軌道Ⅰ運行，在接近400 km高空Q處與“天宮”二號完成對接，對接后組合體在軌道Ⅱ上做勻速圓周運動，兩名宇航員在空間實驗室生活、工作了30天。飛船于11月17日與“天宮”二號成功實施分離，并于11月18日順利返回著陸場。下列說法中正確的是

A. 飛船變軌前后的機械能守恒

B. 對接后組合體在軌道Ⅱ上運行的速度大于第一宇宙速度

C. 飛船在軌道Ⅰ上運行的周期大于組合體在軌道Ⅱ上運行的周期

D. 飛船在軌道Ⅰ上運行時經(jīng)P點的速度大于組合體在軌道Ⅱ上運行的速度

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】汽車的加速性能是反映汽車性能的重要指標.速度變化得越快，表明它的加速性能越好.右圖為研究甲、乙、丙三輛汽車加速性能得到的v-t圖像，根據(jù)圖像可以判定(　　)

A.甲車的加速性能最好

B.乙車比甲車的加速性能好

C.丙車比乙車的加速性能好

D.甲、丙兩車的加速性能相同

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】一輛汽車從靜止開始由甲地出發(fā)，沿平直公路開往乙地，汽車先做勻加速直線運動，接著做勻減速直線運動，開到乙地剛好停止，其v-t圖像如圖所示，那么0~t和t~3t兩段時間內(　　)

A.加速度大小之比為3∶1

B.位移大小之比為1∶2

C.平均速度大小之比為2∶1

D.平均速度大小之比為1∶1

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】在練習使用多用電表的實驗中

（1）某同學使用多用電表的歐姆檔粗略測量一定值電阻的阻值，先把選擇開關旋到“”擋位，測量時指針偏轉如圖1所示．以下是接下來的測量過程：

a.將兩表筆短接，調節(jié)歐姆檔調零旋鈕，使指針對準刻度盤上歐姆檔的零刻度，然后斷開兩表筆

b.旋轉選擇開關至交流電壓最大量程處（或“OFF”擋），并拔出兩表筆

c.將選擇開關旋到“ ”擋

d.將選擇開關旋到“ ”擋

e.將選擇開關旋到“ ”擋

f.將兩表筆分別連接到被測電阻的兩端，讀出阻值，斷開兩表筆

以上實驗步驟中的正確順序是______（填寫步驟前的字母）．

（2）重新測量后，指針位于如圖2所示位置，被測電阻的測量值為______．

（3）如圖3所示為歐姆表表頭，已知電流計的量程為，電池電動勢為，則該歐姆表的內阻是______，表盤上刻度線對應的電阻值是______．

（4）為了較精確地測量另一定值電阻的阻值，采用如圖4所示的電路．電源電壓U恒定，電阻箱接入電路的阻值可調且能直接讀出．

①用多用電表測電路中的電流，則與a點相連的是多用電表的_____（選填“紅”或“黑”）表筆．

②閉合電鍵，多次改變電阻箱阻值R，記錄相應的R和多用電表讀數(shù)I，得到的關系如圖5所示．不計此時多用電表的內阻．則=_____ ，電源電壓U=______V．

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，AD與A1D1為水平放置的無限長平行金屬導軌，DC與D1C1為傾角為的平行金屬導軌，兩組導軌的間距均為l=1.5m，導軌電阻忽略不計．質量為m1=0.35kg、電阻為R1=1的導體棒ab置于傾斜導軌上，質量為m2=0.4kg、電阻為R2=0.5的導體棒cd置于水平導軌上，輕質細繩跨過光滑滑輪一端與cd的中點相連、另一端懸掛一輕質掛鉤．導體棒ab、cd與導軌間的動摩擦因數(shù)相同，且最大靜摩擦力等于滑動摩擦力．整個裝置處于豎直向上的勻強磁場中，磁感應強度為B=2T．初始時刻，棒ab在傾斜導軌上恰好不下滑．(g取10m/s2，sin=0.6)

（1）求導體棒與導軌間的動摩擦因數(shù)；

（2）在輕質掛鉤上掛上物體P，細繩處于拉伸狀態(tài)，將物體P與導體棒cd同時由靜止釋放，當P的質量不超過多大時，ab始終處于靜止狀態(tài)？(導體棒cd運動過程中，ab、cd一直與DD1平行，且沒有與滑輪相碰．)

（3）若P的質量取第（2）問中的最大值，由靜止釋放開始計時，當t=1s時cd已經(jīng)處于勻速直線運動狀態(tài)，求在這1s內ab上產(chǎn)生的焦耳熱為多少？

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同步練習冊答案