【題目】如圖所示,某科技興趣小組設(shè)計(jì)了一個(gè)豎直放置在水平地面上的玩具軌道模型,在AB段的A端固定一輕質(zhì)彈簧,彈簧自然伸長(zhǎng)時(shí)剛好位于B端。其中半圓軌道BC和圓形軌道CDE的半徑分別為 r=10cmR=40cm,二者的圓心與B、C、D在同一豎直線上。傾角為θ=370直軌道EF與圓形軌道 CDEE點(diǎn)相切水平軌道FG(長(zhǎng)度可調(diào)節(jié))與C點(diǎn)在同一高度且與傾斜軌道EF平滑連接。將一質(zhì)量為 m=0.1kg 滑塊(可以視為質(zhì)點(diǎn))用彈簧裝置將其彈出,使其沿著圖示軌道運(yùn)動(dòng),已知小滑塊與 EF、FG 間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為 μ=0.5,其余部分摩擦不計(jì)(滑塊在直軌道上銜接處運(yùn)動(dòng)時(shí)不脫離軌道,忽略滑塊在銜接處的能量損失及空氣阻力,sin370=0.6,g = 10 m/s2) 。

(1)若滑塊在D點(diǎn)速度為5m/s,求滑塊對(duì)軌道的壓力;

(2)要使滑塊恰好不脫離圓弧軌道,則彈簧的彈性勢(shì)能 EP 為多少;

(3)某次實(shí)驗(yàn)時(shí)壓縮彈簧至彈性勢(shì)能 EP=1.13J,將滑塊彈出,滑塊沿著圖示軌道運(yùn)動(dòng)最終能從G位置水平飛離軌道,為使落點(diǎn)位置HF點(diǎn)的水平距離最大,應(yīng)將FG的長(zhǎng)度調(diào)為多大?最大水平距離為多少?

【答案】(1) 7.25N (2) 0.4J (3) FG長(zhǎng)度為0.5m時(shí),HF點(diǎn)的水平距離最大為1.3m

【解析】(1)D點(diǎn)由牛頓第二定律可得:,可得:

由牛頓第三定律可知,滑塊對(duì)軌道的壓力為7.25N;

(2) 要使滑塊恰好不脫離圓弧軌道,在C點(diǎn)的速度為

BC過程應(yīng)用動(dòng)能定理:

代入數(shù)據(jù)可解得:0.4J,由能量守恒可知:;

(3)設(shè)FG的長(zhǎng)度為L,由能量守恒得:

由平拋運(yùn)動(dòng)知識(shí):,

由以上三式解得:L=0.5m,x=1.3m。

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖,一定質(zhì)量的理想氣體,由狀態(tài)a經(jīng)過ab過程到達(dá)狀態(tài)b或者經(jīng)過ac過程到達(dá)狀態(tài)c.設(shè)氣體在狀態(tài)b和狀態(tài)c的溫度分別為TbTc,在過程abac中吸收的熱量分別為QabQac,則(

A. Tb>Tc,Qab>Qac

B. Tb>Tc,Qab<Qac

C. Tb=Tc,Qab>Qac

D. Tb=Tc,Qab<Qac

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【題目】2017925日至928日期間,微信啟動(dòng)新界面,其畫面視角從人類起源的非洲(左)變成為華夏大地中國(guó)(右)新照片由我國(guó)新一代靜止軌道衛(wèi)星風(fēng)云四號(hào)拍攝,見證著科學(xué)家15年的辛苦和努力。下列說法正確的是

A. 風(fēng)云四號(hào)可能經(jīng)過無錫正上空

B. 風(fēng)云四號(hào)的向心加速度大于月球的向心加速度

C. 風(fēng)云四號(hào)同軌道的衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能都相等

D. 風(fēng)云四號(hào)的運(yùn)行速度大于7.9km/s

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】在做驗(yàn)證自由落體運(yùn)動(dòng)中的機(jī)械能守恒定律實(shí)驗(yàn)中,

(1)下列儀器需要用到的是_______

A B C D

(2)在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí),下列說法正確的是_______

A.應(yīng)用手托住重物由靜止釋放

B.紙帶與重物相連端的點(diǎn)跡較密

C.可以取連續(xù)的幾個(gè)點(diǎn)為計(jì)數(shù)點(diǎn)

D.應(yīng)用手接住下落的重物,以免造成實(shí)驗(yàn)儀器損壞

(3)如圖所示為實(shí)驗(yàn)時(shí)打出的一條紙帶,則A的速度大小為_____m/s(保留3位有效數(shù)字)。

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】2012年10月25日,我國(guó)將第十六顆北斗衛(wèi)星“北斗-”送入太空,并定點(diǎn)于地球同步軌道東經(jīng)110.5°。由此,具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的北斗系統(tǒng)將首先具備為亞太地區(qū)提供高精度、高可靠定位、導(dǎo)航、授時(shí)服務(wù),并具短報(bào)文通信能力。其定位精度優(yōu)于20m,授時(shí)精度優(yōu)于100ns。關(guān)于這顆“北斗-G6”衛(wèi)星以下說法中正確的有( )

A.這顆衛(wèi)星軌道平面與東經(jīng)110.5°的經(jīng)線平面重合

B.通過地面控制可以將這顆衛(wèi)星定點(diǎn)于杭州正上方

C.這顆衛(wèi)星的線速度大小比離地350公里高的天宮一號(hào)空間站線速度要大

D.這顆衛(wèi)星的周期一定等于地球自轉(zhuǎn)周期

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,是某同學(xué)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器研究小車做勻變速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)得到的一條紙帶。圖中A、BC、D點(diǎn)是先后連續(xù)打下的點(diǎn)。已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源的頻率為50 Hz,四個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離xAB=7.30 cm、xBC=7.62 cm、xCD=7.95 cm。根據(jù)以上數(shù)據(jù)可知,小車做_____________運(yùn)動(dòng)(填勻加速直線勻減速直線);小車在B點(diǎn)時(shí)的瞬時(shí)速度大小為_________m/s。

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示是用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)小車瞬時(shí)速度的實(shí)驗(yàn)時(shí)得到的一條紙帶的一部分,從0點(diǎn)開始依照打點(diǎn)的先后依次標(biāo)為0、1、2、3、4、5、6、…現(xiàn)在量得0、1間的距離x1=5.18 cm,1、2間的距離x2=4.40 cm,2、3間的距離x3=3.62 cm,3、4間的距離x4=2.78 cm,4、5間的距離x5=2.00 cm,5、6間的距離x6=1.22 cm(f=50 Hz)。

(1)根據(jù)上面的記錄,計(jì)算打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在打1、2、3、4、5點(diǎn)時(shí)的速度并填在下表中。

位置

1

2

3

4

5

v/(m·s–1

___

___

___

___

___

(2)根據(jù)(1)中表格的數(shù)據(jù),在圖中畫出小車的速度時(shí)間圖象_________,并說明小車速度變化的特點(diǎn)_________

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】真空中放置的平行金屬板可以用作光電轉(zhuǎn)換裝置,如圖所示,光照前兩板都不帶電,以光照射 A 板,則板中的電子可能吸收光的能量而逸出。電子逸出時(shí)其速度是向各個(gè)方向的,作為一種簡(jiǎn)化模型,我們假設(shè)所有逸出的電子都垂直于 A 板向 B 板運(yùn)動(dòng),且電子離開 A 板時(shí)的動(dòng)能在 0 Ekm 之間概率均勻,即動(dòng)能在任意 Ek Ek+Ek 之間的電子數(shù)都相等。已知單位時(shí)間內(nèi)從 A 板逸出的電子數(shù)為 N0,忽略電子的重力及它們之間的相互作用,保持光照條件不變,a b 為接線柱。電子逸出時(shí)的最大動(dòng)能為 Ekm,元電荷為 e.

(1)圖示裝置可看作直流電源,試判斷該電源的正負(fù)極并求其電動(dòng)勢(shì) E。

(2)當(dāng) ab 間接有用電器時(shí),AB 板間電壓為某一小于電動(dòng)勢(shì)的值 Uab,此時(shí)初速度較小的電子將不能到達(dá) B 板,求此時(shí)能夠到達(dá) B 板的電子數(shù) N N0 的比值,以及此時(shí)電路中電流強(qiáng)度 I 與短路電流 I0 的比值。

(3)在對(duì)外供電時(shí),并不是所有的電源其路端電壓與電源電動(dòng)勢(shì)之間都滿足 U=E-Ir,其中 r 為一與外電路無關(guān)的量,但可以證明在上述簡(jiǎn)化模型中這一關(guān)系成立。試證明之,并求出相應(yīng)的 r。

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖甲所示,輕彈簧豎直固定在水平面上,一質(zhì)量為m=0.2kg的小球從彈簧上端某高度處自由下落,從它接觸彈簧到彈簧壓縮至最短的過程中(彈簧始終在彈性限度內(nèi)),其速度v和彈簧壓縮量x的函數(shù)圖象如圖乙所示,其中A為曲線的最高點(diǎn),小球和彈簧接觸瞬間的機(jī)械能損失不計(jì),取重力加速度g=10m/s2,則下列說法中不正確的是

A. 該彈簧的勁度系數(shù)為20N/m

B. 當(dāng)x=0.3m時(shí),小球處于超重狀態(tài)

C. 小球剛接觸彈簧時(shí)速度最大

D. 從接觸彈簧到壓縮至最短的過程中,小球的加速度先減小后增大

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