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如图所示,从A点以v0=4m/s的水平速度抛出一质量m=lkg的小物块(可视为质点),当物块运动至B点时,恰好沿切线方向进入光滑圆弧轨道BC,经圆孤轨道后滑上与C点等高、静止在粗糙水平面的长木板上,圆弧轨道C端切线水平。已知长木板的质量M=4kg,A、B两点距C点的高度分别为H=0.6m、h=0.15m,R=0.75m,物块与长木板之间的动摩擦因数μ1=0.5,长木板与地面间的动摩擦因数μ2=0.2。g取10m/s2,求:

(1)小物块运动至B点时的速度大小和方向;
(2)小物块滑动至C点时,对圆弧轨道C点的压力;
(3)长木板至少为多长,才能保证小物块不滑出长木板?

(1)5m/s,与水平方向成37°角斜向下(2)47.3N,向下(3)2.8m

解析试题分析:(1)物块做平抛运动:H-h=gt2   
设到达C点时竖直分速度为vy则:vy=gt
v1v0=5m/s
方向与水平面的夹角为θ,tanθ==,即θ=37°  
(2)从A至C点,由动能定理得mgH=    ①
设C点受到的支持力为FN,则有FN-mg=
由①式可得v2=2m/s   
所以:FN=47.3 N     
根据牛顿第三定律可知,物块m对圆弧轨道C点的压力大小为47.3N,方向向下
(3)由题意可知小物块m对长木板的摩擦力f=μ1mg=5N 
长木板与地面间的最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力f′=μ2(M+m)g=10N 
因f<f′,所以小物块在长木板上滑动时,长木板静止不动
小物块在长木板上做匀减速运动,至长木板右端时速度刚好为0
则长木板长度至少为l==2.8m。   
考点:平抛运动与圆周运动的组合,动能定理、牛顿定律

练习册系列答案
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科目:高中物理 来源: 题型:计算题

跳水运动员从高于水面H=10m的跳台自由落下。假设运动员的质量m=60kg,其体形可等效为一长度L=1.0m、直径d=0.3m的圆柱体。略去空气阻力。运动员入水后,水的等效阻力F作用于圆柱体的下端面,F的量值随入水深度Y变化的函数曲线如图所示。该曲线可近似看作椭圆的一部分,该椭圆的长、短轴分别与坐标轴OY 和OF重合。椭圆与Y轴相交于Y=h处,与F轴相交于处。为了确保运动员的安全,试计算:

水池中水的深度h至少应等于多少。(提示:椭圆面积,a、b分别为长半轴和短半轴)

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科目:高中物理 来源: 题型:计算题

(15分)如图,A、B、C三板平行,B板延长线与圆切于P点, C板与圆切于Q点。离子源产生的初速为零、带电量为q、质量为m的正离子被电压为U0的加速电场加速后沿两板间中点垂直射入匀强偏转电场,偏转后恰从B板边缘离开电场,经过一段匀速直线运动,进入半径为r的圆形匀强磁场,偏转后垂直C板打在Q点。(忽略粒子所受重力)(,偏转电场极板长、板间距)求:

(1)偏转电压U;
(2)粒子进入磁场时速度的大小及速度与B板的夹角;
(3)磁感应强度B的大小。

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科目:高中物理 来源: 题型:计算题

(20分)如图所示,光滑绝缘水平面的上方空间被竖直的分界面MN分隔成两部分,左侧空间有一水平向右的匀强电场,场强大小,右侧空间有长为R=0.114m的绝缘轻绳,绳的一端固定于O点,另一端拴一个质量为m小球B在竖直面内沿顺时针方向做圆周运动,运动到最低点时速度大小vB=10m/s(小球B在最低点时与地面接触但无弹力)。在MN左侧水平面上有一质量也为m,带电量为的小球A,某时刻在距MN平面L位置由静止释放,恰能与运动到最低点的B球发生正碰,并瞬间粘合成一个整体C。(取g=10m/s2

(1)如果L=0.2m,求整体C运动到最高点时的速率。(结果保留1位小数)
(2)在(1)条件下,整体C在最高点时受到细绳的拉力是小球B重力的多少倍?(结果取整数)
(3)若碰后瞬间在MN的右侧空间立即加上一水平向左的匀强电场,场强大小,当L满足什么条件时,整体C可在竖直面内做完整的圆周运动。(结果保留1位小数)

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科目:高中物理 来源: 题型:计算题

(12分)如图所示,在竖直平面内一个带正电的小球质量为m,所带的电荷量为q,用一根长为L不可伸长的绝缘细线系在一匀强电场中的O点.匀强电场方向水平向右,分布的区域足够大.现将带正电小球从O点右方由水平位置A点无初速度释放,小球到达最低点B时速度恰好为零.

(1)求匀强电场的电场强度E的大小;
(2)若小球从O点的左方由水平位置C点无初速度释放,则小球到达最低点B所用的时间t是多少?

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科目:高中物理 来源: 题型:计算题

(20分)如图,光滑绝缘小平台距水平地面高H=0.80m,地面与竖直绝缘光滑圆形轨道在A点连接,A点距竖直墙壁s=0.60m,整个装置位于水平向右的匀强电场中。现将一质量m=0.1kg,电荷量q=10-3C的正电荷小球(可视为质点)从平台上端点N由静止释放,离开平台N后,恰好切入半径为R=0.4m的绝缘光滑圆形轨道,并沿轨道运动到P点射出。图中O点是圆轨道的圆心,BC分别是原先轨道的最低和最高点,AO、BO间夹角为53°。(取g=10m/s2,sin53°=0.8,cos53°=0.6)求:

(1)电场强度E的大小;
(2)小球到A点的速度大小和方向;
(3)小球对轨道最大压力。

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科目:高中物理 来源: 题型:计算题

如图所示,某空间有一竖直向下的匀强电场,电场强度E=1.0×102V/m,一块足够大的接地金属板水平放置在匀强电场中,在金属板的正上方高度h=0.80 m的a处有一粒子源,盒内粒子以v0=2.0×102m/s初速度向水平面以下的各个方向均匀放出质量为m=2.0×10-15kg、电荷量为q=+10-12C的带电粒子,粒子最终落在金属板b上。若不计粒子重力,求:(结果保留两位有效数字)

(1)粒子源所在处a点的电势;
(2)带电粒子打在金属板上时的动能;
(3)从粒子源射出的粒子打在金属板上的范围(所形成的面积);若使带电粒子打在金属板上的范围减小,可以通过改变哪些物理量来实现?

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科目:高中物理 来源: 题型:计算题

如图所示的电路中,两平行金属板A、B水平放置,两板间的距离d = 40cm.电源电动势E = 24V,内电阻r = 1Ω,电阻R = 15Ω.闭合开关S,待电路稳定后,将一带正电的小球从B板小孔以初速度v0 =" 4" m/s竖直向上射入板间.若小球带电量为q = 1×10-2 C,质量为m = 2×10-2 kg,不考虑空气阻力.那么,滑动变阻器接入电路的阻值为多大时,小球恰能到达A板?此时,电源的输出功率是多大?(取g ="10" m/s2)

 

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科目:高中物理 来源: 题型:计算题

(14分)如图装置,AB段为倾角为37°的粗糙斜面,动摩擦因数μ1为0.25,BC、CE段光滑,CD为一光滑的圆形轨道,半径R="0." 32m,物体在C点能顺利进出圆形轨道而不损失机械能。EF为一逆时针匀速转动的足够长的传送带,动摩擦因数μ2为0.2。现从AB面上距地面H处轻轻放上一质量m=1kg的小物块(视为质点)。物块经过CD轨道后滑向传送带。取,sin370=0.6,cos370=0.8。

1、现将物体从H=2.7m处释放,求①第一次经过B点时的速度大小,②第一次经过D点时轨道对物块的压力大小。
2、若传送带的速度为v=5m/s。物体仍从H=2.7m处释放,试计算说明物体能否两次通过最高点D?若能通过,请计算第二次通过最高点D点时轨道对物块的压力大小。
3、若传送带速度大小可在释放物块前预先调节。将物体从H=2.7m处释放,从释放到第二次进入圆轨道过程的过程中,试分析物块和各接触面摩擦至少要产生多少热量才能保证物体能够两次到达D点?
4、现将传送带速度调节至一足够大速度值,将物体从AB某处释放后,第10次进入圆轨道时仍不脱离圆轨道,试分析释放物块的高度有何要求?

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