如图甲所示,竖直平面内的光滑轨道由倾斜直轨道AB和圆轨道BCD组成,AB和BCD相切于B点,CD连线是圆轨道竖直方向的直径(C、D为圆轨道的最低点和最高点),已知。可视为质点的小滑块从轨道AB上高H处的某点由静止滑下,用力传感器测出滑块经过圆轨道最高点D时对轨道的压力为F,并得到如图乙所示的压力F与高度H的关系图象,取。求:
(1)滑块的质量和圆轨道的半径;
(2)是否存在某个H值,使得滑块经过最高点D后能直接落到直轨道AB上与圆心等高的点。若存在,请求出H值;若不存在,请说明理由。
科目:高中物理 来源: 题型:计算题
(18分)如图,质量m=20kg的物块(可视为质点),以初速度v0=10m/s滑上静止在光滑轨道的质量M=30kg、高h=0.8m的小车的左端,当车向右运动了距离d时(即A处)双方达到共速。现在A处固定一高h=0.8m、宽度不计的障碍物,当车撞到障碍物时被粘住不动,而货物继续在车上滑动,到A处时即做平抛运动,恰好与倾角为53°的光滑斜面相切而沿斜面向下滑动,已知货物与车间的动摩擦因数μ=0.5。
(g=10m/s2,sin53°=0.8,cos53°=0.6)求:
(1)车与货物共同速度的大小v1;
(2)货物平抛时的水平速度v2;
(3)车的长度L与距离d.
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科目:高中物理 来源: 题型:计算题
为满足不同列车间车厢进行重新组合的需要,通常需要将相关的列车通过“驼峰”送入编组场后进行重组(如图所示),重组后的车厢同一组的分布在同一轨道上,但需要挂接在一起。现有一列火车共有 n节车厢,需要在编好组的“驼峰”左侧逐一撞接在一起。已知各车厢之间间隙均为s0,每节车厢的质量都相等,现有质量与车厢质量相等、且没有动力驱动的机车经过“驼峰”以速度v0向第一节车厢运动,碰撞后通过“詹天佑挂钩”连接在一起,再共同去撞击第二节车厢,直到 n 节全部挂好。不计车厢在挂接中所受到的阻力及碰撞过程所需的时间,求:
(1)这列火车的挂接结束时速度的大小;
(2)机车带动第一节车厢完成整个撞接过程所经历的时间。
(3)这列火车完成所有车厢挂接后,机车立即开启动力驱动,功率恒为P,在行驶中的阻力f恒定,经历时间t达到最大速度,求机车此过程的位移。
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(14分)(14分)某同学做了用吹风机吹物体前进的一组实验,吹风机随物体一起前进时,让出气口与该物体始终保持恒定距离,以确保每次吹风过程中吹风机对物体施加的水平风力保持恒定。设物体A和物体B的质量关系。在水平桌面上画等距的三条平行于桌子边缘的直线1、2、3,如图所示。空气和桌面对物体的阻力均忽略不计。
(1)用同一吹风机将物体按上述要求吹动A、B两物体时,获得的加速度之比;
(2)用同一吹风机将物体A从第1条线由静止吹到第2条线,又将物体B从第1条线由静止吹到第3条线。求这两次A、B物体获得的速度之比。
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(16分)如图所示,质量为的木板A静止在光滑水平面上,其右端与固定挡板相距,内壁光滑的弹射器利用压缩弹簧把质量为的物块B(视为质点)水平向右弹射出去,B弹出后从A左端的上表面水平滑入,之后立刻拿走弹射器。已知A足够长,B不会从A表面滑出,A与挡板的碰撞无机械能损失;弹射器弹簧储存的弹性势能为,重力加速度为,不计空气阻力。
(1)B从A左端的上表面水平滑入时的初速度大小
(2)若A与挡板碰撞前,A、B已相对静止,求A碰撞挡板前的速度
(3)若A与挡板只发生一次碰撞,求A、B之间的动摩擦因数满足的条件。
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(12分)半径为R,均匀带正电荷的球体在空间产生球对称的电场;场强大小沿半径分布如图所示,图中E0已知,E-r曲线下O-R部分的面积等于R-2R部分的面积。
(1)写出E-r曲线下面积的单位;
(2)已知带电球在r≥R处的场强E=kQ/r2,式中k为静电力常量,该均匀带电球所带的电荷量Q为多大?
(3)求球心与球表面间的电势差△U;
(4)质量为m,电荷量为q的负电荷在球面处需具有多大的速度可以刚好运动到2R处?
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(20分)一个初速度为零的电子通过电压为的电场加速后,从C点沿水平方向飞入电场强度为的匀强电场中,到达该电场中另一点D时,电子的速度方向与电场强度方向的夹角正好是120°,如图所示。试求C、D两点沿电场强度方向的距离y。
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从地面上以初速度vo="10" m/s竖直向上抛出一质量为m="0.2" kg的小球,若运动过程中小球受到的空气阻力与其速率成正比关系,球运动的速率随时间变化规律如图所示,t1时刻到达最高点,再落回地面,落地时速率为v1="2" m/s,且落地前球已经做匀速运动。(g="10" m/s2)求:
(1)球从抛出到落地过程中克服空气阻力所做的功
(2)球抛出瞬间的加速度大小
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如图所示,粗糙斜面与水平面通过半径可忽略的光滑小圆弧平滑连接,斜面倾角α=37°,水平面的M到N段是长度L1=0.3m的粗糙平面,N点的右边是光滑的。A、B是两个质量均为m=1kg的小滑块(可看作质点),置于N点处的C是左端附有胶泥的薄板(质量不计),D是两端分别与B和C连接的轻质弹簧,滑块A与斜面和与水平面MN段的动摩擦因数相同。当滑块A置于斜面上且受到大小F=4N、方向垂直斜面向下的恒力作用时,恰能向下匀速运动。现撤去F,让滑块A从斜面上距斜面底端L2=1m处由静止下滑(取g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8),求:滑块A与C接触并粘连在一起后,两滑块与弹簧所构成的系统在相互作用的过程中,弹簧的最大弹性势能。
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