【題目】如圖甲所示的陀螺可在圓軌道外側(cè)旋轉(zhuǎn)而不脫落,好像軌道對它施加了魔法一樣,被稱為“魔力陀螺”.它可等效為如圖乙所示的模型:豎直固定的磁性圓軌道半徑為R,質(zhì)量為m的質(zhì)點在軌道外側(cè)做完整的圓周運動,AB兩點分別為軌道上的最高與最低點.質(zhì)點受軌道的磁性引力始終指向圓心O且大小恒定,不計摩擦和空氣阻力,重力加速度為g

(1)判斷質(zhì)點運動過程中機(jī)械能是否守恒,并說明理由;

(2)若磁性引力的大小為10mg,質(zhì)點在A點的速度為,求質(zhì)點在該點對軌道的彈力;

(3)求滿足質(zhì)點做完整圓周運動時磁性引力的最小值.

【答案】(1)機(jī)械能守恒 (2)10mg,方向豎直向下 (3)5mg

【解析】試題分析:因為質(zhì)點運動過程中只有重力做功,所以質(zhì)點的機(jī)械能守恒A點,由合力提供向心力,由牛頓第二定律求出軌道對質(zhì)點的彈力,再由牛頓第三定律得到質(zhì)點對軌道的彈力.若磁性引力大小F可變,質(zhì)點仍做完整圓周運動,質(zhì)點在B點不脫離軌道即可,到達(dá)B點的速度最小,機(jī)械能守恒定律與牛頓第二定律求解。

(1)為質(zhì)點運動過程中只有重力做功,所以質(zhì)點的機(jī)械能守恒

(2)在A點時,設(shè)軌道對質(zhì)點有向上的大小為FN的彈力.

根據(jù)牛頓第二定律得:

代入數(shù)據(jù)計算得出:FN=10mg

由牛頓第三定律得,質(zhì)點對軌道的彈力大小為10mg,方向豎直向下.

(3)質(zhì)點在B點不脫離軌道即可,當(dāng)vA=0,到達(dá)B點的速度最小,

根據(jù)機(jī)械能守恒定律得:

設(shè)磁性引力為F,B點有:

所以有:F=5mg+ FN

當(dāng)FN=0時,磁性引力最小,故得:Fmin=5mg

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】某同學(xué)測定勻變速直線運動的加速度時,得到了在不同拉力下的A、B、CD、……等幾條較為理想的紙帶,并在紙帶上每5個點取一個計數(shù)點,即相鄰兩計數(shù)點間的時間間隔為01s,將每條紙帶上的計數(shù)點都記為0、1、2、34、5……,如下圖所示甲、乙、丙三段紙帶,分別是從三條不同紙帶上撕下的.

1)在甲、乙、丙三段紙帶中,屬于紙帶A的是______

2)打A紙帶時,物體的加速度大小是________ m/s2

3)打點計時器打1號計數(shù)點時小車的速度為______________m/s

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】在探究求合力的方法時,先將橡皮條的一端固定在水平木板上,另一端系上帶有繩套的兩根細(xì)繩。實驗時,需要兩次拉伸橡皮條,一次是通過兩細(xì)繩用兩個測力計互成角度地拉橡皮條,另一次是用一個彈簧測力計通過細(xì)繩拉橡皮條。

(1)對兩次拉伸橡皮條的實驗過程,下列說法正確的是 。

A.只要兩次實驗都將橡皮條拉伸相同長度即可

B.用兩個彈簧測力計拉橡皮條時最好讓每個測力計都達(dá)到滿刻度

C.每一次實驗都需要使彈簧測力計達(dá)到相同刻度

D.兩次實驗需將橡皮條和繩的結(jié)點拉到相同位置

(2)本實驗采用的科學(xué)方法是 。

A.理想實驗法

B.等效替代法

C.控制變量法

D.建立物理模型法

(3)某同學(xué)在實驗中作出如圖所示的圖,其中A為固定橡皮條的固定點,O為橡皮條與細(xì)繩的結(jié)點,圖中 是F1、F2合力的理論值, 是合力的實驗值(填F或F′)。

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】下列說法中正確的是

A. 物體在恒力作用下不可能做曲線運動

B. 物體在變力作用下,一定做曲線運動

C. 物體做勻速圓周運動時,其所受合外力的方向指向圓心

D. 勻速圓周運動是勻變速曲線運動

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】在“探究加速度與小車質(zhì)量關(guān)系”實驗中,實驗小組采用如圖所示的裝置.M表示小車及砝碼的總質(zhì)量,m表示沙桶及沙的總質(zhì)量.

(1)為使實驗中小車所受合外力等于細(xì)線的拉力,應(yīng)采取的措施是________;為使細(xì)線對小車?yán)Υ笮〗频扔谏惩昂蜕车闹亓g,應(yīng)控制的實驗條件是____

(2)在控制沙桶和沙的質(zhì)量一定的情況下,該實驗小組測得的實驗數(shù)據(jù)如下表所示,為了直觀反映加速度與小車及砝碼總質(zhì)量的關(guān)系,請在方格坐標(biāo)紙中選取恰當(dāng)?shù)奈锢砹拷⒆鴺?biāo)系,并作出相應(yīng)的圖根據(jù)圖象判斷,實驗產(chǎn)生誤差的最主要原因是:________

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】從某一高處落下一個雞蛋,落到草地上和水泥地上,下列結(jié)論正確的是(  )

A. 落到草地上的雞蛋不易破碎,因為它受到的沖力小

B. 落到草地上的雞蛋不易破碎,因為它受到的沖量小

C. 落到水泥地上的雞蛋易破碎,因為它的動量變化小

D. 落到水泥地上的雞蛋易破碎,因為它受到的沖量大

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,物體A、B通過細(xì)繩及輕質(zhì)彈簧連接在輕滑輪兩側(cè),物體A、B的質(zhì)量分別為2m、m,開始時細(xì)繩伸直,用手托著物體A使彈簧處于原長且A與地面的距離為h,物體B靜止在地面上.放手后物體A下落,與地面即將接觸時速度為,此時物體B對地面恰好無壓力,則下列說法中正確的是

A. 物體A下落過程中的某一時刻,物體A的加速度為零

B. 此時彈簧的彈性勢能等于

C. 此時物體B處于超重狀態(tài)

D. 彈簧勁度系數(shù)為

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示的電場,等勢面是一簇互相平行的豎直平面,間隔均為d,各面電勢已在圖中標(biāo)出,現(xiàn)有一質(zhì)量為m的帶電小球以速度v0、方向與水平方向成45°角斜向上射入電場,要使小球做直線運動,求:

(1)小球應(yīng)帶何種電荷?電荷量是多少?

(2)在入射方向上小球最大位移量是多少?(電場足夠大)

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】氫原子能級如圖所示,當(dāng)氫原子從 n=3 躍遷到 n=2 的能級時,輻射出光在真空中的 波長為 。以下判斷正確的是( )

A. 氫原子從 n=2 躍遷到 n=1 的能級時,輻射出光在真空中的波長小于

B. 用真空中波長為 的光照射,可使氫原子從 n=1 躍遷到 n=2 的能級

C. 一群處于 n=4 能級上的氫原子向低能級躍遷時最多產(chǎn)生 6 種譜線

D. 用真空中波長為的光照射,不能使氫原子從 n=2 躍遷到 n=3 的能級

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