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【题目】如图所示,光滑的半圆形轨道OAAB位于竖直面内,它们的半径分别为r0.3mR0.4m,两轨道相切于最高点A,半圆形轨道AB与水平轨道BC相切于最低点B,轨道BC的长度可以调节,轨道BC的右端与一倾角为45°的斜面CD相连,C点离地的高度为h3.2m。现用弹簧装置将一小滑块(可视为质点)从半圆形轨道OA的最低点O弹出,小滑块在运动过程中恰好不脱离圆弧轨道OAB,滑块与BC段的动摩擦因数为μ0.4g10m/s2

1)求小滑块从O点弹出时的速度大小;

2)改变水平轨道BC的长度,使小滑块能够落在斜面CD上,求轨道BC的长度范围。

【答案】1m/s2m≤xm

【解析】

1)设滑块从O点弹出时的速度大小为v0

在最高点A由牛顿第二定律得:

mgm

OA的过程由动能定理得:

mg2r

联立解得:

v0m/s

2)设离开C的速度为v时恰好落在D点,此时BC的长度最短为x1,由平抛运动的规律得:

水平方向:hvt

竖直方向:h

联立解得:v4m/s

OC的过程由动能定理得:

mg2R2r)﹣μmgx1

解得:

x1m

C点的速度恰好为零时对应的BC长度最长为x2,从OC的过程由动能定理得:

mg2R2r)﹣μmgx20

解得:

x2m

所以轨道BC的长度范围为:m≤xm

答:(1m/s2m≤xm

练习册系列答案
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科目:高中物理 来源: 题型:

【题目】如图所示,长为L的轻杆A一端固定一个质量为m的小球B,另一端固定在水平转轴O上,轻杆A绕转轴O在竖直平面内匀速转动,角速度为ω。在轻杆A与水平方向夹角α增加到90°的过程中,下列说法正确的是(  )

A.小球B受到轻杆A作用力的方向一定沿着轻杆A

B.小球B受到的合力的方向一定沿着轻杆A

C.α=90°时小球B受到轻杆A的作用力一定竖直向下

D.轻杆A对小球B的作用力对小球B做的功为mgL

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【题目】如图所示,A是静止在赤道上的物体,BC是同一平面内两颗人造卫星。B为绕地球表面的近地卫星,C是地球同步卫星。则以下判断正确的是(  )

A.卫星B的速度大小大于地球的第一宇宙速度

B.AB的线速度大小关系为vAvB

C.周期大小关系为TATCTB

D.若卫星B要靠近C所在轨道,需要先加速

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科目:高中物理 来源: 题型:

【题目】在做探究加速度与力、质量关系的实验时,采用如图所示的实验装置,让重物通过轻绳拖动小车在长木板上做匀加速直线运动。其中小车质量用M表示,重物质量用m表示,加速度用a表示。

1)实验时需要将长木板的一端垫起适当的高度,这样做是为了消除______的影响,使小车所受合外力F等于绳对小车的拉力。

2)实验中由于绳对小车的拉力_______(选填大于等于小于)重物所受的重力,会给实验带来系统误差。为减小此误差,实验中要对小车质量M和重物质量m进行选取,以下四组数据中最合理的一组是______。(填写相应序号)

①M=200gm=40g60g80g100g120g140g

②M=200gm=30g35g40g45g50g55g

③M=400gm=20g40g60g80g100g120g

④M=400gm=10g15g20g25g30g35g

3)实验中某同学先保持重物质量m不变,改变小车质量M,测出了相应的加速度a。为便于得到aM的关系,他采用图像法处理数据,你建议他做a_____的图像。

4)甲、乙两同学用同一种方法做实验,即保持小车质量M不变,改变重物质量m,测出了相应的加速度a。正确操作后,他们根据各自测得的实验数据画出了如图2所示的aF图像。他们得到图像不同,其原因是他们选取的_______不同,但他们得到了相同的结论,此结论是:________

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科目:高中物理 来源: 题型:

【题目】某同学设计了一个可以测量圆盘转动角速度的实验,装置如图甲所示,铁架台上安装一个有一定厚度的圆盘,圆盘可以绕通过中心且垂直于盘面的水平轴转动,圆盘上缠绕着纸带。把打点计时器固定在铁架台上靠近圆盘下方的位置,使其两限位孔位于同一竖直线上,将圆盘上纸带的自由端穿过打点计时器的限位孔,通过铁夹把一重物悬挂在纸带的自由端,重物靠近打点计时器,当释放重物使其向下加速运动时,可以带动纸带使圆盘绕轴转动。实验前先用游标卡尺测得圆盘的直径如图乙所示,实验时,将打点计时器接在频率为50Hz的交流电源上,接通电源,打点计时器开始打点,由静止释放重物使其拖着纸带向下运动,并且带动圆盘加速转动,得到一条纸带,取ABCDEF六个计数点,相邻两计数点间有四个点未画出,用米尺测量各计数点之间的距离如图丙所示。已知圆盘与纸带间没有相对滑动,纸带厚度不计。

1)圆盘的直径为_____cm

2)重物运动的加速度大小为_____m/s2;打下计数点D时,圆盘转动的角速_____rad/s(结果均保留两位有效数字)

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【题目】如图(a)质量m1kg的物块和足够长的木板叠放在实验台上,物块用一不可伸长的轻细绳固定在实验台的立柱上,细绳水平。t0时,木板开始受到水平向左恒力F0.4N,在t12s时,撤去F同时剪断轻细绳。如图(b)所示为03s内木板的速度v与时间t的关系。木板与实验台之间的摩擦可以忽略。重力加速度取gl0m/s2

(1)求木板的质量M和物块与木板间的动摩擦因数μ

(2)05s内木板运动的位移大小。

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【题目】如图所示,实线表示电场线,虚线表示只受电场力作用的电荷运动轨迹,ab为运动轨迹上的两点,可以判定( )

A. 电荷在a点速度大于在b点速度

B. 电荷为负电荷

C. 电荷在a点的电势能大于在b点的电势能

D. a点的电势低于b点的电势

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【题目】甲、乙两网球在同一点处沿同一方向水平抛出,打在距抛出点30m远的竖直墙上,两球落点在竖直方向上相距8.75m,位置如图所示,其中A为甲网球的落点,B为乙网球的落点。已知甲网球抛出时的初速度大小为20m/s,不考虑空气阻力的影响,重力加速度取g=10m/s2,则(  )

A.甲网球在竖直方向上下落的高度为11.25m

B.乙网球抛出时的初速度大小为15m/s

C.甲网球在A点的速度大于乙网球在B点的速度

D.若将两网球的初速度均减为原来的一半,则两网球有可能在空中相遇

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【题目】如图所示,一条带有圆轨道的长轨道水平固定,圆轨道竖直底端分别与两侧的直轨道相切,半径R=0.5m。物块A以某一速度滑入圆轨道,滑过最高点Q,再沿圆轨道滑出后,与直轨道上P处静止的物块B发生弹性碰撞,P点左侧轨道光滑,右侧轨道呈粗糙段、光滑段交替排列,每段长度都为L=0.1m,物块与各粗糙段间的动摩擦因数都为μ=0.5AB的质量均为m=1kg(重力加速度g10m/s2AB视为质点,碰撞时间极短,有阴影的地方代表粗糙段),碰后B最终停止在第100个粗糙段的末端。求:

(1)A刚滑入圆轨道时的速度大小v0

(2)A滑过Q点时受到的弹力大小F

(3)碰后B滑至第n(n<100)光滑段上的速度vnn的关系式。

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