(1)摩擦力对物块做的功为4.5J;(2)小物块对轨道的压力大小为60N;倾斜挡板与水平面的夹角为θ为60°。
解析试题分析: 设小物块经过C点时的速度大小,因为经过C时恰好能完成圆周运动,由牛顿第二定律可得:
;解得=3m/s;
小物块由A到B过程中,设摩擦力对小物块做的功为W,由动能定理得:
,解得W=4.5J
故摩擦力对物块做的功为4.5J.
设小物块经过D点时的速度为,对由C点到D点的过程,由动能定理的:
小物块经过D点时,设轨道对它的支持力大小为,由牛顿第二定律得:
联立解得=60N,=3m/s
由牛顿第三定律可知,小物块对轨道的压力大小为60N
小物块离开D点做平抛运动,设经时间t打在E点,由
设小物块打在E点时速度的水平、竖直分量分别为,
=
=gt
又tanα==
联立解得α=60°
再由几何关系可得θ=α=60°
故倾斜挡板与水平面的夹角为θ为60°.
考点:动能定理的应用;牛顿第二定律;向心力;机械能守恒定律
科目:高中物理 来源: 题型:计算题
(16分)如图所示,让一可视为质点的小球从光滑曲面轨道上的A点无初速滑下,运动到轨道最低点B后,进入半径为R的光滑竖直圆轨道,并恰好通过轨道最高点C,离开圆轨道后继续在光滑平直轨道上运动到D点后抛出,最终撞击到搁在轨道末端点和水平地面之间的木板上,已知轨道末端点距离水平地面的高度为H=0.8m,木板与水平面间的夹角为θ=37°,小球质量为m=0.1kg,A点距离轨道末端竖直高度为h=0.2m,不计空气阻力。(取g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)
⑴求圆轨道半径R的大小;
⑵求小球从轨道末端点冲出后,第一次撞击木板时的位置距离木板上端的竖直高度有多大;
⑶若改变木板的长度,并使木板两端始终与平台和水平面相接,试通过计算推导小球第一次撞击木板时的动能随木板倾角θ变化的关系式,并在图中作出Ek-(tanθ)2图象。
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科目:高中物理 来源: 题型:计算题
如图所示,桌面上有一轻质弹簧,左端固定在A点,自然状态时其右端B点位于桌面右侧边缘。水平桌面右侧有一竖直放置、半径R=0.3m的光滑半圆轨道MNP,桌面与轨道相切于M点。在以MP为直径的右侧和水平半径ON的下方部分有水平向右的匀强电场,场强的大小。现用质量m0=0.4kg的小物块a将弹簧缓慢压缩到C点,释放后弹簧恢复原长时物块恰停止在B点。用同种材料、质量为m=0.2kg、带+q的绝缘小物块b将弹簧缓慢压缩到C点,释放后,小物块b离开桌面由M点沿半圆轨道运动,恰好能通过轨道的最高点P。(取g= 10m/s2)求:
(1)小物块b经过桌面右侧边缘B点时的速度大小;
(2)释放后,小物块b在运动过程中克服摩擦力做的功;
(3)小物块b在半圆轨道运动中最大速度的大小。
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科目:高中物理 来源: 题型:计算题
(8分)如图所示,在水平面内固定着足够长且光滑的平行金属轨道,轨道间距L=0.40m,轨道左侧连接一定值电阻R=0.80Ω。将一金属直导线ab垂直放置在轨道上形成闭合回路,导线ab的质量m=0.10kg、电阻r=0.20Ω,回路中其余电阻不计。整个电路处在磁感应强度B=0.50T的匀强磁场中,B的方向与轨道平面垂直。导线ab在水平向右的拉力F作用下,沿力的方向以加速度a=2.0m/s2由静止开始做匀加速直线运动,求:
(1)5s末的感应电动势大小;
(2)5s末通过R电流的大小和方向;
(3)5s末,作用在ab金属杆上的水平拉力F的大小。
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科目:高中物理 来源: 题型:计算题
如图所示,带支架的平板小车沿水平面向左做直线运动,小球A用细线悬挂于支架前端,质量为m的物块B始终相对于小车静止地摆放在右端(B与小车间的动摩擦因数为)。某时刻观察到细线偏离竖直方向角,
求:此刻小车对物块B产生作用力的大小和方向
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科目:高中物理 来源: 题型:计算题
(12分)如图所示,光滑曲面AB与水平地面BC相切于B,竖直光滑半圆轨道CD与水平地面BC切于C,已知圆轨道半径为R,BC长为4R,且表面粗糙,一滑块从AB轨道上距地面4R高度处由静止释放,之后能够通过圆轨道的最高点D,且对D处的压力为0,求:
(1)若从曲面上距地2R高度处无初速释放滑块,滑块将停在何处;
(2)若使滑块通过D处后水平抛出,刚好击中地面上的B点,应从AB轨道上离地面多高处由静止释放滑块.
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科目:高中物理 来源: 题型:计算题
在半径R=4000 km的某星球表面,宇航员做了如下实验,实验装置如图甲所示,竖直平面内的光滑轨道由轨道AB和圆弧轨道BC组成,将质量m=0.2 kg的小球从轨道上高H处的某点由静止滑下,用力传感器测出小球经过C点时对轨道的压力F,改变H的大小,可测出相应的F大小,F随H的变化关系如图乙所示,忽略星球自转.
求:(1)圆弧轨道BC的半径r;
(2)该星球的第一宇宙速度vⅠ.
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科目:高中物理 来源: 题型:计算题
(16分)如图所示,半径为、质量为m的小球用两根不可伸长的轻绳a、b连接,两轻绳的另一端系在一根竖直杆的A、B两点上,A、 B两点相距为l,当两轻绳伸直后,A、B两点到球心的距离均为l。当竖直杆以自己为轴转动并达到稳定时(细绳a、b与杆在同一竖直平面内)。求:
(1)竖直杆角速度ω为多大时,小球恰离开竖直杆?
(2)轻绳a的张力Fa与竖直杆转动的角速度ω之间的关系。
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科目:高中物理 来源: 题型:计算题
如图所示,A为位于一定高度处的质量为m的小球,B为位于水平地面上的质量为M的长方形空心盒子,盒子足够长,且M = 2m,盒子与地面间的动摩擦因数=0.2.盒内存在着某种力场,每当小球进入盒内,该力场将同时对小球和盒子施加一个大小为F=Mg、方向分别竖直向上和向下的恒力作用;每当小球离开盒子,该力F同时立即消失.盒子的上表面开有一系列略大于小球的小孔,孔间距满足一定的关系,使得小球进出盒子的过程中始终不与盒子接触.当小球A以v=1m/s的速度从孔1进入盒子的瞬间,盒子B恰以v0=6m/s的速度向右滑行.取重力加速度g=10m/s2,小球恰能顺次从各个小孔进出盒子.试求:
(1)小球A从第一次进入盒子到第二次进入盒子所经历的时间;
(2)盒子上至少要开多少个小孔,才能保证小球始终不与盒子接触;
(3)从小球第一次进入盒子至盒子停止运动的过程中,盒子通过的总路程.
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