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如图,半径R=0.9m的四分之一圆弧形光滑轨道竖直放置,圆弧最低点B与长为L=1m的水平面相切于B点,BC离地面高h=0.45m,C点与一倾角为θ=30°的光滑斜面连接,质量m=1kg的小滑块从圆弧顶点D由静止释放,已知滑块与水平面间的动摩擦因数?=0.1,取g=10m/s2.求:
(1)小滑块刚到达圆弧B点时的速度vB
(2)它到B点处对圆弧压力的大小.
(3)小滑块运动到C点时的速度vC
(4)小滑块从C点运动到地面所需的时间.
分析:(1)物体先做圆周运动,只有重力做功.机械能守恒,由机械能守恒定律可得出球在B点的速度.
(2)滑块经过B点时,由重力和轨道的支持力的合力提供向心力,则由向心力公式可求得小球对圆弧的压力;
(3)由B到C物体做匀减速运动,可以由动能定理求出C点的速度;
(4)小球离开C后做平抛运动,分析平抛运动能否落到斜面上,若不落在斜面上则由竖直分运动求出时间,若落到斜面上,则要分段考虑.
解答:解:(1)设小滑块运动到B点的速度为vB,由机械能守恒定律有:mgR=
1
2
mvB2
解得vB=3
2
m/s

(2)在B点,由牛顿第二定律有   F-mg=m
v
2
B
R
  ②
联立①②解得在B点F=3mg=30 N
由牛顿第三定律有,小滑块在B点时对圆弧的压力F′=F=30N 
(3)设小滑块运动到C点的速度为vC
由动能定理有:mgR-?mgL=
1
2
mvC2  
解得  vC=4 m/s   
(4)设小滑块平抛到地面的水平距离s=vCt  
竖直方向:t=
2h
g
=0.3s 
则水平距离s=1.2m 
斜面底宽d=hcotθ=0.78m
因为s>d,所以小滑块离开C点后不会落到斜面上.
小滑块从C点运动到地面所需的时间即为小滑块平抛运动所用时间t=
2h
g
=0.3s
答:
(1)小滑块刚到达圆弧B点时的速度vB为3
2
m/s.
(2)它到B点处对圆弧压力的大小是30N.
(3)小滑块运动到C点时的速度vC是4m/s
(4)小滑块从C点运动到地面所需的时间是0.3s.
点评:对于多过程的题目要注意分析不同的过程,若只求速度优先考虑动能定理或机械能守恒,但若题目中涉及时间应采用牛顿运动定律或运动模型的性质.
练习册系列答案
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科目:高中物理 来源: 题型:

一种称为“质量分析器”的装置如图所示.A表示发射带电粒子的离子源,发射的粒子在加速管B中加速,获得一定速率后于C处进入圆形细弯管(四分之一圆弧),在洛伦兹力作用下发生偏转,然后进入漂移管道D.已知带有正电荷q=1.6×10-19的磷离子质量为m=5.1×10-26kg,初速率可认为是零,经加速管B加速后速率为v=7.9×105m/s,不计重力.求(结果都保留一位有效数字):
(1)加速管B两端的加速电压U.
(2)若圆形弯管中心轴线的半径R=0.28m,为了使磷离子自漂移管道引出,则图中虚线所围正方形区域内匀强磁场的磁感应强度B.

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科目:高中物理 来源: 题型:

如图所示,水平传送带AB的右端与在竖直面内的用内径光滑的钢管弯成的“9”形固定轨道相接,钢管内径很小.传送带的运行速度ν0=4.0m/s,将质量m=1kg的可看做质点的滑块无初速地放在传送带的A端.已知传送带长度L=4.0m,离地高度h=0.4m,“9”字全髙H=0.6m,“9”字上半部分圆弧半径R=0.1m,滑块与传送带间的动摩擦因数μ=0.2,重力加速度g=10m/s2,试求:
(1)滑块从传送带A端运动到B端所需要的时间.
(2)滑块滑到轨道最高点C时对轨道作用力的大小和方向.
(3)滑块从D点抛出后的水平射程.

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科目:高中物理 来源: 题型:

如右图所示,半径R=0.9m的四分之一圆形光滑轨道竖直放置,圆弧最低点B与长为L=1m的水平面相切于B点,BC离地面高h=0.45m,C点与一倾角为θ= 30°的光滑斜面连接,质量为m=1.0 kg的小滑块从圆弧顶点D由静止释放,已知滑块与水平面间的动摩擦因数µ=0.1,取g=10m/s2.试求:

(1)小滑块刚到达圆弧的B点时对圆弧的压力?

(2)小滑块到达C点时的速度?

(3)通过计算说明小滑块离开C点后是直接落到地面上还是直接落到斜面上?

   

 

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科目:高中物理 来源:2012届广东省河源市连平县忠信中学高三第16周周考物理试题 题型:计算题

如右图所示,半径R=0.9m的四分之一圆形光滑轨道竖直放置,圆弧最低点B与长为L=1m的水平面相切于B点,BC离地面高h=0.45m,C点与一倾角为θ= 30°的光滑斜面连接,质量为m=1.0 kg的小滑块从圆弧顶点D由静止释放,已知滑块与水平面间的动摩擦因数µ=0.1,取g=10m/s2.试求:
(1)小滑块刚到达圆弧的B点时对圆弧的压力?
(2)小滑块到达C点时的速度?
(3)通过计算说明小滑块离开C点后是直接落到地面上还是直接落到斜面上?
   

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科目:高中物理 来源:2011-2012学年广东省河源市高三第16周周考物理试题 题型:计算题

如右图所示,半径R=0.9m的四分之一圆形光滑轨道竖直放置,圆弧最低点B与长为L=1m的水平面相切于B点,BC离地面高h=0.45m,C点与一倾角为θ= 30°的光滑斜面连接,质量为m=1.0 kg的小滑块从圆弧顶点D由静止释放,已知滑块与水平面间的动摩擦因数µ=0.1,取g=10m/s2.试求:

(1)小滑块刚到达圆弧的B点时对圆弧的压力?

(2)小滑块到达C点时的速度?

(3)通过计算说明小滑块离开C点后是直接落到地面上还是直接落到斜面上?

   

 

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