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(10分)如图所示,在竖直平面内有一半径为R的半圆轨道与一斜面轨道平滑连接,A、B连线竖直.一质量为m的小球自P点由静止开始下滑,小球沿轨道运动到最高点B时对轨道的压力大小为mg.已知P点与轨道最高点B的高度差为2R,求小球从P点运动到B点的过程中克服摩擦力做了多少功?

解析试题分析:分析运动过程知,只有重力和摩擦力做功,
且:                (2分)
又小球运动到B点时对轨道的压力为mg,可得:

              (3分)
整个运动过程运用动能定理:  
                     (3分)


即,小球克服摩擦力做功为            (2分)
考点:圆周运动向心力,动能定理,

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相关习题

科目:高中物理 来源: 题型:单选题

一个学生用100N的力,将静止在球场上质量为1kg的球,以10m/s的速度踢出20m远,则该学生对球做的功为   

A.50JB.100JC.1000JD.2000J

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科目:高中物理 来源: 题型:填空题

如图所示,某物体在一个与水平方向成θ角的恒力F的作用下做匀加速直线运动,发生的位移为s,在此过程中,恒力F对物体所做的功为_______,若地面光滑,物体动能的变化量为________。

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科目:高中物理 来源: 题型:计算题

滑板运动是极限运动的鼻祖,许多极限运动项目均由滑板项目延伸而来。如图是滑板运动的轨道,BC和DE是两段光滑圆弧形轨道,BC段的圆心为O点,圆心角为60º,半径OC与水平轨道CD垂直,水平轨道CD段粗糙且长8m。一运动员从轨道上的A点以3m/s的速度水平滑出,在B点刚好沿轨道的切线方向滑入圆弧轨道BC,经CD轨道后冲上DE轨道,到达E点时速度减为零,然后返回。已知运动员和滑板的总质量为60kg,B、E两点与水平面CD的竖直高度为h和H,且h=2m,H=2.8m,。求:

(1)运动员从A运动到达B点时的速度大小
(2)轨道CD段的动摩擦因数
(3)通过计算说明,第一次返回时,运动员能否回到B点?如能,请求出回到B点时速度的大小;如不能,则最后停在何处?

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科目:高中物理 来源: 题型:计算题

冬奥会单板滑雪U型池比赛,是运动员仅利用一滑板在U型池雪面上滑行。裁判员根据运动员腾空的高度、完成动作的难度和效果等因素评分,并要求运动员在滑动的整个过程中,身体的任何部位均不能触及滑道。单板滑雪U型池的比赛场地截面示意图如图所示,场地由两个完全相同的1/4圆弧滑道AB、CD和水平滑道BC构成,圆弧滑道的半径R=3.5m,B、C分别为圆弧滑道的最低点,B、C间的距离s=8.0m,运动员在水平滑道以一定的速度冲向圆弧滑道CD,到达圆弧滑道的最高位置D后竖直向上腾空跃起,在空中做出翻身、旋转等动作,然后再落回D点。假设某次比赛中运动员经过水平滑道B点时水平向右的速度v0=17m/s,运动员从B点匀变速直线运动到C点所用时间t=0.5s,从D点跃起时的速度vD=8.0m/s。设运动员连同滑板的质量m=50kg,忽略空气阻力的影响,重力加速度g取10m/s2。求:

(1)运动员从D点跃起后在空中完成动作的时间;
(2)运动员从C点到D点运动的过程中需要克服摩擦阻力所做的功;
(3)该单板滑雪运动员保持姿势不变在水平滑道BC段滑动的过程中是否可能增加其动能呢?说明理由。

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科目:高中物理 来源: 题型:计算题

图为某游乐场内水上滑梯轨道示意图,整个轨道在同一竖直平面内,表面粗糙的AB段与四分之一光滑圆弧轨道BC在B点水平相切。点A距水面的高度为H,圆弧轨道BC的半径为R,圆心O恰在水面。一质量为m的游客(视为质点)可从轨道AB的任意位置滑下,不计空气阻力。

(1)若游客从A点由静止开始滑下,到B点时沿切线方向滑离轨道落在水面D点,OD=2R,求游客滑到的速度vB大小及运动过程轨道摩擦力对其所做的功Wf
(2)若游客从AB段某处滑下,恰好停在B点,有因为受到微小扰动,继续沿圆弧轨道滑到P点后滑离轨道,求P点离水面的高度h。(提示:在圆周运动过程中任一点,质点所受的向心力与其速率的关系为

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科目:高中物理 来源: 题型:计算题

(20分) 能的转化与守恒是自然界普遍存在的规律,如:电源给电容器的充电过程可以等效为将电荷逐个从原本电中性的两极板中的一个极板移到另一个极板的过程. 在移动过程中克服电场力做功,电源的电能转化为电容器的电场能.实验表明:电容器两极间的电压与电容器所带电量如图所示.
(1)对于直线运动,教科书中讲解了由v-t图像求位移的方法.请你借鉴此方法,根据图示的Q-U图像,若电容器电容为C,两极板间电压为U,证明:电容器所储存的电场能为
(2)如图所示,平行金属框架竖直放置在绝缘地面上.框架上端接有一电容为C的电容器.框架上一质量为m、长为L的金属棒平行于地面放置,离地面的高度为h.磁感应强度为B的匀强磁场与框架平面相垂直.现将金属棒由静止开始释放,金属棒下滑过程中与框架接触良好且无摩擦.开始时电容器不带电,不计各处电阻.

求:a. 金属棒落地时的速度大小    b. 金属棒从静止释放到落到地面的时间

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科目:高中物理 来源: 题型:计算题

在物理学上,常利用测定带电粒子的受力情况来确定复合场中场强的大小和方向。如图所示,在立方体区域内存在待测定的匀强电场和匀强磁场,在其左侧分别是加速电场和速度选择器,用于获取特定速度的带电粒子。装置中,灯丝A接入电源后发出电子,P为中央带小圆孔的竖直金属板,在灯丝A和金属板P之间接入电源甲,使电子加速;在间距为d的水平正对金属板C、D间接入电源乙,在板间形成匀强电场。C、D间同时存在垂直纸面向外、大小为 B0的匀强磁场(左右宽度与两板相同)。现将电源甲、乙的输出电压分别调到U1、U2,使电子沿直线运动进入待测区域,如图中虚线所示。电子质量为m、电量为e,重力不计,从灯丝出来的电子初速不计,整个装置置于真空室内。

(1)用笔画线代替导线将电源甲、乙接人装置,以满足题中要求;
(2)求电子从P板出来的速度v0及U1、U2。满足的关系式;
(3)调节U1、U2使电子以不同的速度大小沿+X轴进入待测区域,测得电子刚连入时受力大小均为F,由此,你能推测出待测区域中电场或磁场的什么信息?
(4)保持电子进入待测区域的速度大小仍为V0,转动待测区域(转动中电场、磁场相对坐标轴的方向不变),使电子沿Y轴或Z轴方向射入。测得电子刚射入时受力大小如下表所示,根据表中信息又能推测出待测区域中电场或磁场的什么信息?

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科目:高中物理 来源: 题型:计算题

如图所示,质量m的小物块从高为h的坡面顶端由静止释放,滑到粗糙的水平台上,滑行距离l后,以v =" 1" m/s的速度从边缘O点水平抛出,击中平台右下侧挡板上的P点.以O为原点在竖直面内建立如图所示的平面直角坐标系,挡板形状满足方程 (单位:m),小物块质量m =" 0.4" kg,坡面高度h =" 0.4" m,小物块从坡面上滑下时克服摩擦力做功1 J,小物块与平台表面间的动摩擦因数μ = 0.1,g =" 10" m/s2.求

(1)小物块在水平台上滑行的距离l ;
(2)P点的坐标.

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