一個(gè)質(zhì)量為M的光滑圓環(huán)用線懸吊著,將兩個(gè)質(zhì)量均為m的有孔小球套在圓環(huán)上,且小球能在圓環(huán)上無(wú)摩擦地滑動(dòng),現(xiàn)同時(shí)將兩小球從環(huán)的頂端無(wú)初速度釋放,使它們分別向兩邊自由滑下,如圖所示。試問(wèn)當(dāng)mM滿足什么關(guān)系,θ角要在什么范圍時(shí),圓環(huán)將升起?
        
小球從環(huán)的頂端釋放,速度越來(lái)越大,所需要的向心力越來(lái)越大,而小球重力沿半徑方向的分力mgcosθ卻越來(lái)越小,環(huán)對(duì)求得彈力(指向環(huán)心)越來(lái)越大,球?qū)Νh(huán)的反作用力(遠(yuǎn)離圓心)隨之增大,當(dāng)其豎直分量大于圓環(huán)的重力時(shí),圓環(huán)自動(dòng)升起。
  設(shè)兩小球由A運(yùn)動(dòng)B、C到時(shí),此時(shí),
   由機(jī)械能守恒得:
  小球在B點(diǎn)受到環(huán)的彈力N為,則:
解得:
 圓環(huán)此時(shí)升起,即     得
 則角的范圍是  而且角若有實(shí)數(shù)解必須,即
練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:單選題

如圖所示,A、B兩小球用輕桿連接,豎直放置。由于微小的擾動(dòng),A球沿豎直光滑槽運(yùn)動(dòng),B球沿水平光滑槽運(yùn)動(dòng)。則在A球到達(dá)底端的過(guò)程中(   )

A.A球的機(jī)械能一直減小
B.A球的機(jī)械能先減小,后增大
C.A球到達(dá)豎直槽底部時(shí)B球的速度最大
D.輕桿對(duì)A球做負(fù)功,對(duì)B球做正功

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:計(jì)算題

如圖所示,為光電計(jì)時(shí)器的實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)易示意圖,當(dāng)有不透光物體從光電門間通過(guò)時(shí),光電計(jì)時(shí)器就可以顯示物體的擋光時(shí)間,實(shí)驗(yàn)中所選用的光電門傳感器可測(cè)的最短時(shí)間為0.01ms.光滑水平導(dǎo)軌MN上放兩個(gè)相同物塊A和B,其寬度a =3.0×10-2m,左端擋板處有一彈射裝置P,右端N處與水平傳送帶平滑連接,今將擋光效果好,寬度為d =3.6×10-3m的兩塊黑色磁帶分別貼在物塊A和B上,且高出物塊,并使高出物塊部分在通過(guò)光電門時(shí)擋光.傳送帶水平部分的長(zhǎng)度L =8m,沿逆時(shí)針方向以恒定速度v =6m/s勻速傳動(dòng).物塊A、B與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù),質(zhì)量mA =mB =1kg.開始時(shí)在A和B之間壓縮一輕彈簧,鎖定其處于靜止?fàn)顟B(tài),現(xiàn)解除鎖定,彈開物塊A和B,迅速移去輕彈簧,兩物塊第一次通過(guò)光電門,計(jì)時(shí)器顯示讀數(shù)均為t =9.0×10-4s. g取10m/s2.試求:
(1)彈簧儲(chǔ)存的彈性勢(shì)能EP;
(2)物塊B沿傳送帶向右滑動(dòng)的最遠(yuǎn)距離sm
(3)物塊B滑回水平面MN的速度大小;
(4)若物體B返回水平面MN后與被彈射裝置P彈回的物塊A在水平面上相碰,且A和B碰后互換速度,則彈射裝置P至少必須對(duì)物塊A做多少功,才能在AB碰后使B剛好能從Q端滑出?此過(guò)程中,滑塊B與傳送帶之間因摩擦產(chǎn)生的內(nèi)能為多大?

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:單選題

關(guān)于功的概念,下列說(shuō)法中正確的是:
A.物體發(fā)生了位移,力不一定對(duì)它做功
B.力對(duì)物體做功小,物體的受力一定小
C.力對(duì)物體不做功,說(shuō)明物體一定沒有移動(dòng)
D.力對(duì)物體做功為零,說(shuō)明物體的位移一定零

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:問(wèn)答題

如圖所示,一水平方向的傳送帶以恒定的速度v=2m/s沿順時(shí)針方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng),傳送帶右端固定著一光滑的半徑R=0.45m的四分之一圓弧軌道,圓弧底端與傳送帶相切。一質(zhì)量為0.5kg的物體,從圓弧軌道最高點(diǎn)由靜止開始滑下,物體與傳送帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=0.2,不計(jì)物體滑過(guò)圓弧與傳送帶交接處時(shí)的能量損失,傳送帶足夠長(zhǎng),g=10m/s2. 求:
(1)物體滑上傳送帶向左運(yùn)動(dòng)的最遠(yuǎn)距離及此過(guò)程中物體與傳送帶摩擦所產(chǎn)生的內(nèi)能
(2)物體第一次從滑上傳送帶到離開傳送帶所經(jīng)歷的時(shí)間;

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:問(wèn)答題

如圖所示,皮帶始終保持v="3" m/s的速度順時(shí)針運(yùn)動(dòng),一個(gè)質(zhì)量為m="1.0" kg、初速度為零的小物體放在傳送帶的左端,若物體與傳送帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.15,傳送帶左右兩端距離為s="4.5" m.

(1)求物體從左端運(yùn)動(dòng)到右端的時(shí)間;
(2)設(shè)皮帶輪由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng),求物體在皮帶上從左端運(yùn)動(dòng)到右端所消耗的電能.

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:單選題

特戰(zhàn)隊(duì)員在進(jìn)行素質(zhì)訓(xùn)練時(shí),抓住一端固定在同一水平高度的不同位置的繩索,從高度一定的平臺(tái)由水平狀態(tài)無(wú)初速開始下擺,如圖所示,在到達(dá)豎直狀態(tài)時(shí)放開繩索,特戰(zhàn)隊(duì)員水平拋出直到落地。不計(jì)繩索質(zhì)量和空氣阻力,特戰(zhàn)隊(duì)員可看成質(zhì)點(diǎn)。下列說(shuō)法正確的是
A.繩索越長(zhǎng),特戰(zhàn)隊(duì)員落地時(shí)的水平位移越大
B.繩索越長(zhǎng),特戰(zhàn)隊(duì)員在到達(dá)豎直狀態(tài)時(shí)繩索拉力越大
C.繩索越長(zhǎng),特戰(zhàn)隊(duì)員落地時(shí)的水平速度越大
D.繩索越長(zhǎng),特戰(zhàn)隊(duì)員落地時(shí)的速度越大

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:單選題

如圖所示,質(zhì)量為m的小球,從桌面邊緣A處以初速度V離開高為H的桌面,經(jīng)B點(diǎn)到達(dá)地面C處。B點(diǎn)距地面高為h,不計(jì)空氣阻力,下列判斷正確的是(    )

A.若取A處為參考面,小球在B點(diǎn)具有的機(jī)械能是 mV2/2
B.若取B處為參考面,小球在A點(diǎn)具有的機(jī)械能是 mV2/2 + mgh
C.若取地面為參考面,小球在C點(diǎn)的動(dòng)能等于A處的機(jī)械能與A到C重力做功的代數(shù)和
D.小球從A運(yùn)動(dòng)到B、再?gòu)腂運(yùn)動(dòng)到C,機(jī)械能的改變量一定相等

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:單選題

如圖所示,一個(gè)物體以速度v0沖向豎直墻壁,墻壁和物體間的彈簧被物體壓縮,在此過(guò)程中以下說(shuō)法正確的是(   )
A.物體對(duì)彈簧做的功與彈簧的壓縮量成正比
B.物體向墻壁運(yùn)動(dòng)相同的位移,彈力做的功不相等
C.彈力做正功,彈簧的彈性勢(shì)能減小
D.彈簧的彈力做負(fù)功,彈性勢(shì)能增加

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