(15分)如圖甲所示，彎曲部分AB和CD是兩個(gè)半徑相等的1/4圓弧，中間的BC段是豎直的薄壁細(xì)圓管(細(xì)圓管內(nèi)徑略大于小球的直徑)，分別與上下圓弧軌道相切連接，BC段的長(zhǎng)度L可作伸縮調(diào)節(jié)，下圓弧軌道與地面相切，其中D、A分別是上、下圓弧軌道的最高點(diǎn)與最低點(diǎn)，整個(gè)軌道固定在豎直平面內(nèi)，一小球多次以某一速度從A點(diǎn)水平進(jìn)入軌道而從D點(diǎn)水平飛出，今在A、D兩點(diǎn)各放一個(gè)壓力傳感器，測(cè)試小球?qū)壍繟、D兩點(diǎn)的壓力，計(jì)算出壓力差ΔF，改變BC的長(zhǎng)度L，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，最后繪得的ΔF-L圖象如圖乙所示。(不計(jì)一切摩擦阻力，g取10m/s2)

⑴某一次調(diào)節(jié)后，D點(diǎn)的離地高度為0.8m，小球從D點(diǎn)飛出，落地點(diǎn)與D點(diǎn)的水平距離為2.4m，求小球經(jīng)過(guò)D點(diǎn)時(shí)的速度大��；
⑵求小球的質(zhì)量和彎曲圓弧軌道的半徑。

⑴vD＝6m/s；⑵m＝0.2kg，r＝0.4m

解析試題分析：⑴設(shè)小球經(jīng)過(guò)D點(diǎn)時(shí)的速度為vD，小球從D點(diǎn)離開(kāi)后做平拋運(yùn)動(dòng)，在豎直方向上為自由落體運(yùn)動(dòng)，設(shè)運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t，根據(jù)自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律有：h＝         ①
在水平方向上為勻速運(yùn)動(dòng)，有：x＝vDt         ②
由①②式聯(lián)立解得：vD＝＝6m/s
⑵設(shè)小球的質(zhì)量為m，圓軌道的半徑為r，在D點(diǎn)時(shí)，根據(jù)牛頓第二定律有：FD＋mg＝      ③
在A點(diǎn)時(shí)，根據(jù)牛頓第二定律有：FA－mg＝         ④
小球在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能守恒，有：mg(2r＋L)＝－           ⑤
由③④⑤式聯(lián)立解得：ΔF＝FA－FD＝2mg＋6mg
即ΔF與L呈一次函數(shù)關(guān)系，對(duì)照ΔF-L圖象可知，其縱截距為：b＝6mg＝12N           ⑥
其斜率為：k＝＝10N/m           ⑦
由⑥⑦式聯(lián)立解得：m＝0.2kg，r＝0.4m
考點(diǎn)：本題綜合考查了平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律、圓周運(yùn)動(dòng)向心力公式、牛頓第二定律、動(dòng)能定理(或機(jī)械能守恒定律)的應(yīng)用，以及對(duì)圖象的理解與應(yīng)用問(wèn)題，屬于中檔偏高題。

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來(lái)源： 題型：計(jì)算題

如圖所示，勻強(qiáng)電場(chǎng)方向與水平線間夾角θ=37°方向斜向右上方，電場(chǎng)強(qiáng)度為E。質(zhì)量為m的小球帶正電，以初速度v0=16m/s從A點(diǎn)開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，初速度方向與電場(chǎng)方向一致,其中。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間t，小球經(jīng)過(guò)與A點(diǎn)在同一水平線上的B點(diǎn)。求

① 小球從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的時(shí)間t。
② A、B兩點(diǎn)之間的距離L。

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：計(jì)算題

兩足夠長(zhǎng)的平行金屬導(dǎo)軌間的距離為L(zhǎng)，導(dǎo)軌光滑且電阻不計(jì)，導(dǎo)軌所在的平面與水平面夾角為θ．在導(dǎo)軌所在平面內(nèi)，分布磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向垂直于導(dǎo)軌所在平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)．把一個(gè)質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒ab放在金屬導(dǎo)軌上，在外力作用下保持靜止，導(dǎo)體棒與金屬導(dǎo)軌垂直、且接觸良好，導(dǎo)體棒與金屬導(dǎo)軌接觸的兩點(diǎn)間的電阻為R1．完成下列問(wèn)題：

(1)如圖甲，金屬導(dǎo)軌的一端接一個(gè)內(nèi)阻為r的直流電源。撤去外力后導(dǎo)體棒仍能靜止．求直流電源電動(dòng)勢(shì)；
(2)如圖乙，金屬導(dǎo)軌的一端接一個(gè)阻值為R2的定值電阻，撤去外力讓導(dǎo)體棒由靜止開(kāi)始下滑．在加速下滑的過(guò)程中，當(dāng)導(dǎo)體棒的速度達(dá)到v時(shí)，求此時(shí)導(dǎo)體棒的加速度；
(3)求(2)問(wèn)中導(dǎo)體棒所能達(dá)到的最大速度。

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：計(jì)算題

動(dòng)車組就是把帶動(dòng)力的動(dòng)力車與非動(dòng)力車按照預(yù)定的參數(shù)組合在一起。某車次動(dòng)車組由8節(jié)車廂連接而成，每節(jié)車廂的總質(zhì)量均為8´104 kg,其中第1節(jié)和第5節(jié)帶動(dòng)力的，正常行駛時(shí)每節(jié)動(dòng)力車發(fā)動(dòng)機(jī)的功率均為2´107w，設(shè)動(dòng)車組均在平直路面行駛，受到的阻力恒為重力的0.1倍（g取10m/s2)。求
（1）該動(dòng)車組正常行駛時(shí)的最大速度
（2）當(dāng)動(dòng)車組的加速度為1m/s2時(shí)，第6節(jié)車對(duì)第7節(jié)車的牽引力為多大
（3）甲、乙兩站相距10Km,如果動(dòng)車組以50m/s的速度通過(guò)甲站，要使動(dòng)車組停靠在乙站， 兩臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)至少需工作多長(zhǎng)時(shí)間

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：計(jì)算題

（15分）如圖所示，ABDO是固定在豎直平面內(nèi)的軌道，AB是一光滑弧形軌道，OA處于水平位置，BDO是半徑為的粗糙半圓軌道，AB和BDO相切于B點(diǎn)．質(zhì)量為的小球P（可視作質(zhì)點(diǎn)）從A點(diǎn)的正上方距OA所在水平面高處自由落下，沿豎直平面內(nèi)的軌道運(yùn)動(dòng)恰好通過(guò)O點(diǎn)．已知重力加速度為。求：

（1）小球進(jìn)入BDO軌道時(shí)對(duì)B點(diǎn)的壓力；
（2）球經(jīng)過(guò)BDO軌道克服摩擦力做功．

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：計(jì)算題

（17分）如圖所示，真空中的矩形abcd區(qū)域內(nèi)存在豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)，半徑為R的圓形區(qū)域內(nèi)同時(shí)存在垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，圓形邊界分別相切于ad、bc邊的中點(diǎn)e、f。一帶電粒子以初速度v0沿著ef方向射入該區(qū)域后能做直線運(yùn)動(dòng)；當(dāng)撤去磁場(chǎng)并保留電場(chǎng)，粒子以相同的初速度沿著ef方向射入恰能從c點(diǎn)飛離該區(qū)域。已知，忽略粒子的重力。求：

（1）帶電粒子的電荷量q與質(zhì)量m的比值；
（2）若撤去電場(chǎng)保留磁場(chǎng)，粒子離開(kāi)矩形區(qū)域時(shí)的位置。

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：計(jì)算題

如圖所示， A、B、C、D為固定于豎直平面內(nèi)的閉合絕緣軌道，AB段、CD段均為半徑R＝2.5m的半圓，BC、AD段水平，AD ="BC" =" 8" m，B、C之間的區(qū)域存在水平向右的有界勻強(qiáng)電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)E＝ 6 ×105 V/m；質(zhì)量為m = 4×10－3 kg、帶電量q = +1×10－8C的小環(huán)套在軌道上，小環(huán)與軌道AD段之間存在摩擦且動(dòng)摩擦因數(shù)處處相同，小環(huán)與軌道其余部分的摩擦忽略不計(jì)，現(xiàn)使小環(huán)在D點(diǎn)獲得某一初速度沿軌道向左運(yùn)動(dòng)，若小環(huán)在軌道上可以無(wú)限循環(huán)運(yùn)動(dòng)，且小環(huán)每次到達(dá)圓弧上的A點(diǎn)時(shí)，對(duì)圓軌道剛好均無(wú)壓力．求：

（1）小環(huán)通過(guò)A點(diǎn)時(shí)的速度多大；
（2）小環(huán)與AD段間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ；
（3）小環(huán)運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn)時(shí)的速度多大．

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：計(jì)算題

靜電場(chǎng)方向平行于x軸，其電勢(shì)φ隨x的分布可簡(jiǎn)化為如圖所示的折線，圖中φ0和L為已知量。一個(gè)帶負(fù)電的粒子在電場(chǎng)中以x=0為中心、沿x軸方向做周期性運(yùn)動(dòng)。已知該粒子質(zhì)量為m、電荷量為-q，其動(dòng)能與電勢(shì)能之和為-E0(0<E0<qφ0)。忽略重力。求：

（1）粒子的運(yùn)動(dòng)區(qū)間；
（2）粒子的運(yùn)動(dòng)周期。

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：計(jì)算題

如圖所示，一質(zhì)量為m＝0.5 kg的小滑塊，在F＝4 N水平拉力的作用下，從水平面上的A處由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，滑行x＝1.75 m后由B處滑上傾角為37°的光滑斜面，滑上斜面后拉力的大小保持不變，方向變?yōu)檠匦泵嫦蛏�，滑�?dòng)一段時(shí)間后撤去拉力。已知小滑塊沿斜面上滑到的最遠(yuǎn)點(diǎn)C距B點(diǎn)為L(zhǎng)＝2 m，小滑塊最后恰好停在A處。不計(jì)B處能量損失，g取10 m/s2，已知sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8。試求：

(1)小滑塊與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ；
(2)小滑塊在斜面上運(yùn)動(dòng)時(shí)，拉力作用的距離x0；
(3)小滑塊在斜面上運(yùn)動(dòng)時(shí)，拉力作用的時(shí)間t。

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