分析 要使小球能夠通過圓軌道最高點(diǎn),那么小球在最高點(diǎn)時應(yīng)該是恰好是物體的重力作為物體的向心力,由向心力的公式可以求得此時的最小的速度,再由動能定理,可以求得離地面的高度h.
解答 解:設(shè)小車經(jīng)過A點(diǎn)的速率為vA,此時小車在豎直方向受到重力和軌道壓力N的作用,且N=mg,由牛頓第二定律,得
$N+mg=\frac{m{{v}_{A}}^{2}}{R}$
即:$\frac{1}{2}m{{v}_{A}}^{2}=mgR$
設(shè)小車從B點(diǎn)運(yùn)動到A點(diǎn)克服各種阻力所做的功為W,由動能定律得
mg(h-2R)-W=$\frac{1}{2}m{{v}_{A}}^{2}-0$
代入數(shù)據(jù),解得
W=mg(h-2R)-$\frac{1}{2}m{{v}_{A}}^{2}$
=100×10×(14-2×4)-100×10×4
=2×103J
若保證小車安全通過豎直面圓軌道,小車通過A點(diǎn)的最小速度為vA′,
則有mg=$\frac{m{v}_{A}{′}^{2}}{R}$,
解得:${v}_{A}′=\sqrt{gR}$
由于小車下滑高度減小,通過軌道上各點(diǎn)時的速度減小,所需向心加速度減小,對軌道的壓力減小,軌道對小車的摩擦及空氣阻力都減小,因此,克服阻力所做的功減小,即
Wˊ<W=2×103J
設(shè)小車開始下滑的高度為hˊ,則
mg(hˊ-2R)-W ˊ=$\frac{1}{2}m{v}_{A}{′}^{2}-0=\frac{1}{2}mgR$
代入數(shù)據(jù)解得:hˊ=12m
所以,小車至少要從離地面12m高處下滑才能保證安全.
點(diǎn)評 本題屬于圓周運(yùn)動中繩的模型,在最高點(diǎn)時應(yīng)該是重力恰好做為圓周運(yùn)動的向心力,對于圓周運(yùn)動中的兩種模型一定要牢牢的掌握。
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科目:高中物理 來源: 題型:多選題
A. | 打點(diǎn)計時器應(yīng)接直流電源 | |
B. | 應(yīng)先接通電源,后釋放紙帶 | |
C. | 需使用秒表測出重物下落的時間 | |
D. | 測出紙帶上兩點(diǎn)跡間的距離,即為重物相應(yīng)時段的下落高度 |
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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | 研究地球繞太陽公轉(zhuǎn)時的地球 | |
B. | 研究發(fā)球動作對旋轉(zhuǎn)情況影響時的乒乓球 | |
C. | 研究運(yùn)動員射門技術(shù)動作時的足球 | |
D. | 研究做空翻動作中的雜技演員 |
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科目:高中物理 來源: 題型:多選題
A. | h越高,摩托車對側(cè)壁的壓力將越大 | |
B. | h越高,摩托車做圓周運(yùn)動的角速度不變 | |
C. | h越高,摩托車做圓周運(yùn)動的周期將越大 | |
D. | h越高,摩托車做圓周運(yùn)動的線速度將越大 |
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科目:高中物理 來源: 題型:填空題
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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | 力是改變物體慣性的原因 | |
B. | 靜止的火車啟動慢是因?yàn)殪o止時慣性大 | |
C. | 物體所受合外力不為零時,運(yùn)動狀態(tài)改變 | |
D. | 向前扔出去的物體在運(yùn)動過程中仍受到一個向前作用力 |
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科目:高中物理 來源: 題型:多選題
A. | 石子的運(yùn)動為勻變速運(yùn)動 | |
B. | 石子拋出時速度越大,石子在空中飛行時間越長 | |
C. | 石子每秒內(nèi)速度的變化量恒定不變 | |
D. | 石子在任何時刻的速度方向與水平方向的夾角大小與運(yùn)動時間成正比 |
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科目:高中物理 來源: 題型:解答題
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