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如图所示,一个小球(视为质点)从H=12 m高处,由静止开始沿光滑弯曲轨道AB,进入半径R=4 m的竖直圆环内侧,且与圆环的动摩擦因数处处相等,当到达圆环顶点C时,刚好对轨道压力为零;然后沿CB圆弧滑下,进入光滑弧形轨道BD,到达高度为h的D点时速度为零,则h的值可能为
A.10 m   B.9.5 mC.8.5 mD.8 m
BC

试题分析:小球到达环顶C时,刚好对轨道压力为零,在C点,由重力充当向心力,则
根据牛顿第二定律得:,因R=4m,小球在C点时的动能为
以B点为零势能面,小球重力势能Ep=2mgR=8mg.开始小球从H="12m" 高处,由静止开始通过光滑弧形轨道AB,因此在小球上升到顶点时,根据动能定理得:
所以摩擦力做功Wf=2mg,此时机械能等于10mg,之后小球沿轨道下滑,由于机械能有损失,所以下滑速度比上升速度小,因此对轨道压力变小,所受摩擦力变小,所以下滑时,摩擦力做功大小小于2mg,机械能有损失,到达底端时小于10mg;此时小球机械能大于10mg-2mg=8mg,而小于10mg,所以进入光滑弧形轨道BD时,小球机械能的范围为,8mg<Ep<10mg,所以高度范围为8m<h<10m,故BC正确.
练习册系列答案
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科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

如图所示,xOy平面内有一匀强电场,场强为,方向未知,电场线跟轴的负方向夹角为,电子在坐标平面内,从原点O以大小为、方向沿正方向的初速度射入电场,最后打在轴上的点.电子的质量为,电荷量为,重力不计.则(  )
A.O点电势高于点电势
B.运动过程中电子在点电势能最多
C.运动过程中,电子的电势能先减少后增加
D.电场对电子先做负功,后做正功

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科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

如图所示,实线为电场线,虚线为等势线,且相邻两条等势线间的电势差相等。一正电荷(只在电场力的作用下)在φ3上时,具有的动能是20eV,它运动到等势线φ1上时,速度为零。令φ2=0。那么该电荷的电势能为4 eV时,其动能大小为:
A.16eVB.6eVC.10eVD.4eV

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科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

在光滑的水平面内有一沿x轴的静电场,其电势随x坐标值的变化图线如图所示。一质量为m,带电量为q的带正电小球(可视为质点)从O点以初速度v0沿x轴正向移动。下列叙述正确的是(    )
A.若小球能运动到x1处,则该过程小球所受电场力逐渐增大
B.带电小球从x1运动到x3的过程中,电势能先减小后增大
C.若该小球能运动到x4处,则初速度v0至少为
D.若v0,带电粒子在运动过程中的最大速度为

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科目:高中物理 来源:不详 题型:计算题

(19分)如图所示,足够长的光滑绝缘水平台左端固定一被压缩的绝缘轻质弹簧,一个质量、电量的可视为质点的带电小球与弹簧接触但不栓接。某一瞬间释放弹簧弹出小球,小球从水平台右端A点飞出,恰好能没有碰撞地落到粗糙倾斜轨道的最高B点,并沿轨道滑下。已知AB的竖直高度,倾斜轨道与水平方向夹角为、倾斜轨道长为,带电小球与倾斜轨道的动摩擦因数。倾斜轨道通过光滑水平轨道CD与光滑竖直圆轨道相连,在C点没有能量损失,所有轨道都绝缘,运动过程小球的电量保持不变。只有过山车模型的竖直圆轨道处在范围足够大竖直向下的匀强电场中,场强。(cos37°=0.8,sin37°=0.6,取g=10m/s2)求:

(1)被释放前弹簧的弹性势能?
(2)要使小球不离开轨道(水平轨道足够长),竖直圆弧轨道的半径应该满足什么条件?
(3)如果竖直圆弧轨道的半径,小球进入轨道后可以有多少次通过竖直圆轨道上距水平轨道高为0.01m的某一点P?

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科目:高中物理 来源:不详 题型:计算题

如图乙,一质量为m的平板车左端放有质量为M的小滑块,滑块与平板车之间的动摩擦因数为μ。开始时,平板车和滑块共同以速度v0沿光滑水平面向右运动,并与竖直墙壁发生碰撞,设碰撞时间极短,且碰撞后平板车速度大小保持不变,但方向与原来相反。平板车足够长,以至滑块不会滑出平板车右端,重力加速度为g。求:

①平板车第一次与墙壁碰撞后再次与滑块速度相同时两者的共同速度;
②平板车第一次与墙壁碰撞后再次与滑块速度相同时,平板车右端距墙壁的距离。

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科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

如图所示,质量为m的物体(可视为质点)以某一速度从A点冲上倾角为30°的固定斜面其运动的加速度大小为,此物体在斜面上上升的最大高度为h,则在这个过程中物体(   )
A.重力势能增加了mghB.克服摩擦力做功mgh
C.动能损失了mgh D.机械能损失了

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科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

一物块由静止开始从粗糙斜面上的某点加速下滑到另一点,在此过程中重力对物块做的功等于(     )
A.物块动能的增加量
B.物块重力势能的减少量与物块克服摩擦力做的功之和
C.物块重力势能的减少量和物块动能的增加量以及物块克服摩擦力做的功之和
D.物块动能的增加量与物块克服摩擦力做的功之和

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科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

如图,置于足够长斜面上的盒子A内放有光滑球B, B恰与A前、后壁接触,光滑斜面固定于水平地面上,一轻质弹黄的一端与固定在斜面上的木板P连接,另一端与A相连,处于静止状态。今用平行于斜面向下的外力缓慢推A,然后由静止释放,则从 释放盒子A直至其获得最大速度的过程中
A.弹簧对A做的功等于A机械能的增加量
B.弹簧的弹性势能一直减小,但并没有减小到零
C.弹簧弹性势能的减少量等于A和B机械能的增加量
D.弹簧对A做的功与A所受重力做功的代数和等于A动能的增加量

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