练习册

  • 练习册
  • 试题
    精英家教网 > 高中物理 > 题目详情
    1． 如图所示，水平地面上固定有表面光滑的长平台AB和长L=2m、高h=0.8m的水平桌子PG，有一竖直放置、内壁光滑的细薄钢管BCDEF分别与平台和桌面相切于B点和F点，CDE部分为半径R=0.4m的$\frac{3}{4}$圆弧，管道最高点D到平台AB上表面的距离为H=1.5m，平台上的轻质弹簧左端固定在A点，现用质量m=0.1kg的小滑块（可视为质点，且与弹簧不栓接）将弹簧压缩到P点，释放后滑块与弹簧分离并沿平台表面进入钢管，从上管口出来后滑上桌面，最终从桌面右边缘G点飞离，落地时速度方向恰与水平地面成θ=45°．已知滑块到达$\frac{3}{4}$圆弧轨道最低点E时对管壁的压力大小为滑块自身重力的10倍，不计空气阻力，g取10m/s2．
    （1）滑块从G点飞出时的速度v0；
    （2）滑块与水平桌面间的动摩擦因数μ；
    （3）滑块到达$\frac{3}{4}$圆弧轨道最高点D时对管壁的压力大小和方向；
    （4）求出滑块在P点时对弹簧具有的弹性势能的大小．

    分析 （1）滑块从G点飞出后做平抛运动，由下落的高度求出落地时竖直分速度．根据滑块时的速度方向求出滑块从G点飞出时的速度v0；
    （2）根据滑块经过E点的受力情况，由牛顿第二定律和向心力公式求出滑块通过E点的速度．再对EG过程，运用动能定理求出动摩擦因数μ；
    （3）滑块从D到E的过程，运用机械能守恒定律求出滑块经过D点的速度．在D点，由合力提供向心力，由牛顿定律求滑块对管壁的压力；
    （4）滑块从P点释放到D点的过程，运用机械能守恒定律求弹簧原来具有的弹性势能．

    解答 解：（1）滑块从G点飞出后做平抛运动，由平抛运动的规律得滑块落地时竖直分速度大小为：vy=$\sqrt{2gh}$=$\sqrt{2×10×0.8}$=4m/s
    滑块落地时速度方向恰与水平地面成θ=45°，由几何关系可知，滑块从G点飞出时的速度为：v0=vy=4m/s
    （2）滑块到达$\frac{3}{4}$圆弧轨道最低点E时，根据牛顿第二定律得：N-mg=m$\frac{{v}_{E}^{2}}{R}$
    据题有：N=10mg
    滑块从E到G的过程中，运用动能定理得：-μmgL=$\frac{1}{2}m{v}_{0}^{2}$-$\frac{1}{2}m{v}_{E}^{2}$
    联立解得：μ=0.5
    （3）滑块从D到E的过程，由机械能守恒定律得：
    mg•2R+$\frac{1}{2}m{v}_{D}^{2}$=$\frac{1}{2}m{v}_{E}^{2}$
    解得：vD=2$\sqrt{5}$m/s＞$\sqrt{gR}$=2m/s
    所以在D点时，轨道对滑块的弹力方向竖直向下
    在D点，对滑块由牛顿第二定律得：FN+mg=m$\frac{{v}_{D}^{2}}{R}$
    解得：FN=4N
    由牛顿第三定律知，滑块到达$\frac{3}{4}$圆弧轨道最高点D时对管壁的压力大小 FN′=FN=4N，方向竖直向上．
    （4）对弹簧和滑块系统，从P点释放到滑块到达D点的过程中，由机械能守恒定律得：
    EP=mgH+$\frac{1}{2}m{v}_{D}^{2}$
    解得：EP=2.5J
    答：（1）滑块从G点飞出时的速度v0是4m/s．
    （2）滑块与水平桌面间的动摩擦因数μ是0.5．
    （3）滑块到达$\frac{3}{4}$圆弧轨道最高点D时对管壁的压力大小是4N，方向竖直向上．
    （4）求出滑块在P点时对弹簧具有的弹性势能的大小是2.5J．

    点评 本题的关键要滑块的运动情况，明确滑块的运动规律，然后分阶段研究．对于圆周运动，要知道向心力来源于指向圆心的合力，运用牛顿第二定律可研究某个状态，而两个状态之间的关系可根据机械能守恒定律研究．

    练习册系列答案
    年级 高中课程 年级 初中课程
    高一 高一免费课程推荐！ 初一 初一免费课程推荐！
    高二 高二免费课程推荐！ 初二 初二免费课程推荐！
    高三 高三免费课程推荐！ 初三 初三免费课程推荐！
    相关习题

    科目：高中物理 来源： 题型：计算题

    11．如图所示，高台的上面有一竖直的圆弧形光滑轨道，半径R=2.45m，轨道端点B的切线水平．质量M=4kg的金属滑块（可视为质点）由轨道顶端A由静止释放，离开B点后经时间t=1s撞击在斜面上的P点．已知斜面的倾角θ=37°，斜面底端C与B点的水平距离x0=3m．g取10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8，不计空气阻力．
    （1）求金属滑块M运动至B点时对轨道的压力大小
    （2）若金属滑块M离开B点时，位于斜面底端C点、质量m=1kg的另一滑块，在沿斜面向上的恒定拉力F作用下由静止开始向上加速运动，恰好在P点被M击中．已知滑块m与斜面间动摩擦因数μ=0.25，求拉力F大小
    （3）滑块m与滑块M碰撞时间忽略不计，碰后立即撤去拉力F，此时滑块m速度变为8m/s，仍沿斜面向上运动，为了防止二次碰撞，迅速接住并移走反弹的滑块M，求滑块m此后在斜面上运动的时间．

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：选择题

    12．如图，已知力F1作用在物体B上，力F2作用在物体A上，则下列说法正确的是（　　）
    A．若不计任何摩擦，当F1=F2时，A、B均保持静止状态
    B．若仅当A、B之间存在摩擦时，则A、B均不会保持静止状态
    C．若仅当B与地面之间存在摩擦时，则A、B均不会保持静止状态
    D．若A、B之间及B与地面之间均存在摩擦时，则B所受地面摩擦可能向左

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：计算题

    9．从离地面的高度为35m处，用弹射装置将一个小球竖直向上抛出，抛出时速度为30m/s，忽略空气阻力，g=10m/s2，求：小球经过多长时间落到地面上．

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：多选题

    16．质量为m的汽车在平直路面上启动，启动过程中的速度-时间图象如图所示，从t1时刻起牵引力的功率保持不变，整个运动过程中汽车所受阻力恒为Ff，则（　　）
    A．0～t1时间内，汽车的牵引力等于m$\frac{{v}_{1}}{{t}_{1}}$+Ff
    B．t1～t2时间内，汽车的功率等于Ffv2
    C．t2时刻，汽车的牵引力等于Ff
    D．t1～t2时间内，汽车的平均速度小于$\frac{{v}_{1}+{v}_{2}}{2}$

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：多选题

    6．以初速度v0竖直向上抛出一质量为m的木球，假定木球所受的空气阻力为f且大小不变，已知重力加速度为g，木球上升的最大高度为h，返回抛出点的速率为v，则木球从抛出至落回抛出点的运动过程克服空气阻力所做的功是（　　）
    A．0B．2fhC．2（$\frac{1}{2}$mv02-mgh）D．$\frac{1}{2}$mv02-$\frac{1}{2}$mv2

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：多选题

    13．我国正在设计的超级磁悬浮列车，其最大行驶速度可达2900km/h，磁悬浮列车的速度之所以如此之大，是因为采取了下列哪些措施（　　）
    A．增大列车的牵引力B．增大列车的功率
    C．减小列车的质量D．减小列车所受的阻力

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：多选题

    10．下列的若干叙述中，正确的是（　　）
    A．黑体辐射电磁波的强度按波长分布只与黑体的温度有关
    B．对于同种金属产生光电效应时，逸出光电子的最大初动能与照射光的频率成线性关系
    C．一块纯净的放射性元素的矿石，经过一个半衰期以后，它的总质量仅剩下一半
    D．按照玻尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，原子的能量也减小了

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：选择题

    11．如图所示为氢原子能级的示意图，现有大量的氢原子处于n=4的激发态，当向低能级跃迁时辐射出若干不同频率的光．关于这些光，下列说法正确的是（　　）
    A．这些氢原子总共可辐射出3种不同频率的光
    B．由n=2能级跃迁到n=1能级电子动能增加
    C．波长最大的光是由n=4能级跃迁到n=1能级产生的
    D．频率最小的光是由n=2能级跃迁到n=1能级产生的

    查看答案和解析>>

    同步练习册答案