(20分)為了研究過山車的原理，物理小組提出了下列的設(shè)想：取一個(gè)與水平方向夾角為37°、長為L=2.0m的粗糙的傾斜軌道AB，通過水平軌道BC與豎直圓軌道相連，出口為水平軌道DE，整個(gè)軌道除AB段以外都是光滑的。其中AB與BC軌道以微小圓弧相接，如圖所示。一個(gè)小物塊以初速度，從某一高處水平拋出，到A點(diǎn)時(shí)速度方向恰沿AB方向，并沿傾斜軌道滑下。已知物塊與傾斜軌道的動(dòng)摩擦因數(shù)（g取10m/s2，）

（1）要使小物塊不離開軌道，并從水平軌道DE滑出，求豎直圓弧軌道的半徑應(yīng)該滿足什么條件?

（2）為了讓小物塊不離開軌道，并且能夠滑回傾斜軌道AB，則豎直圓軌道的半徑應(yīng)該滿足什么條件?

（3）按照（2）的要求，小物塊進(jìn)入軌道后可以有多少次通過圓軌道上距水平軌道高為0.01m的某一點(diǎn)。

 

（1）

（2）

（3）物塊共有8次通過距水平軌道高為0.01m的某一點(diǎn)。

解析:（1）小物塊做平拋運(yùn)動(dòng)，經(jīng)時(shí)間t到達(dá)A處時(shí)，令下落的高度為h，水平分速度為v，豎直分速度為

   

物體落在斜面上后，受到斜面的摩擦力

設(shè)物塊進(jìn)入圓軌道最高點(diǎn)時(shí)有最小速度v1，此時(shí)物塊受到的重力恰好提供向心力，令此時(shí)半徑為R0

物塊從拋出到圓軌道最高點(diǎn)的過程中

聯(lián)立上式，解得：R0=0.66m

若物塊從水平軌道DE滑出，圓弧軌道的半徑有：   （6分）

（2）a．為了讓小物塊不離開軌道，并且能夠滑回傾斜軌道AB，則物塊上升的高度應(yīng)小于或等于

   

    物塊能夠滑回傾斜軌道AB，則    （4分）

（3）物塊沖上圓軌道H1=1.65m高度時(shí)速度變?yōu)?，然后返回斜軌道h1高處再滑下，然后再次進(jìn)入圓軌道達(dá)到的高度為H2。有

   

   

    得：

    之后物塊在豎直圓軌道和傾斜軌道之間往返運(yùn)動(dòng)，同量：n次上升的高度

    為一等比數(shù)列。

當(dāng)n=5時(shí)，上升的最大高度小于0.01m，則物塊共有8次通過距水平軌道高為0.01m的某一點(diǎn)。

 

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：

Ⅰ．如圖所示，甲圖中螺旋測微器的讀數(shù)為
 
mm，乙圖中游標(biāo)卡尺（游標(biāo)尺規(guī)格為20分度）的讀數(shù)為
 
cm．
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II．在“用DIS研究回路中感應(yīng)電動(dòng)勢的大小與磁通量變化快慢的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，為了研究感應(yīng)電動(dòng)勢E與時(shí)間△t的關(guān)系，某小組同學(xué)利用圖中的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：讓小車以不同的速度靠近螺線管，得到在不同擋光時(shí)間△t內(nèi)的感應(yīng)電動(dòng)勢平均值E．通過利用小車末端的彈簧將小車以不同的速度從軌道的最右端彈出，就能得到一系列的感應(yīng)電動(dòng)勢的平均值E和時(shí)間△t．
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在一次實(shí)驗(yàn)中得到的數(shù)據(jù)如表：
次數(shù)
測量值		 1 2 3 4 5 6 7 8
E/V 0.116 0.136 0.170 0.191 0.215 0.277 0.292 0.329
△t/×10-3s 8.206 7.486 6.286 5.614 5.340 4.462 3.980 3.646
（1）觀察和分析該實(shí)驗(yàn)裝置可看出，在實(shí)驗(yàn)中，每次測量的擋光時(shí)間△t內(nèi)，磁鐵相對(duì)螺線管位置的變化都
 
 （選填“相同”或“不同”），從而實(shí)現(xiàn)了控制
 
不變．
（2）在得到上述表格中的數(shù)據(jù)之后，為了研究E與△t的關(guān)系，可采用圖象處理數(shù)據(jù)的方法，在直角坐標(biāo)系中作
 
的關(guān)系圖線，若圖線是基本過坐標(biāo)原點(diǎn)的傾斜直線，可得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是
 
．

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科目：高中物理 來源：2012-2013學(xué)年重慶市重慶一中高二4月月考物理試卷（帶解析） 題型：實(shí)驗(yàn)題

（1）(8分)在《油膜法估測分子大小》的實(shí)驗(yàn)中，操作步驟如下：
①向體積為V1的純油酸中加入酒精，直到油酸酒精溶液總量為V2；
②用注射器吸取上述溶液，一滴一滴地滴入小量筒，當(dāng)?shù)稳雗滴時(shí)體積為V0；
③先往邊長為30～40 cm的淺盤里倒入2 cm深的水，痱子粉均勻撒在水面上；
④用注射器往水面上滴一滴上述溶液，等油 酸薄膜形狀穩(wěn)定后，將事先準(zhǔn)備好的玻璃板放在淺盤上，并在玻璃板上描出油酸薄膜的形狀；
⑤將畫有油酸薄膜輪廓形狀的玻璃板，放在畫有許多邊長為a的小正方形的坐標(biāo)紙上；
⑥計(jì)算出輪廓范圍內(nèi)正方形的總數(shù)為N，其中不足半個(gè)格的兩個(gè)格算一格，多于半個(gè)格的算一格．
上述實(shí)驗(yàn)步驟中有錯(cuò)誤的步驟是____________________(指明步驟，并改正)，油酸分子直徑的表達(dá)式d＝________.
某同學(xué)實(shí)驗(yàn)中最終得到的計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)偏大，可能是由于________
A．油酸散開的時(shí)間過長，面積過大   
B．錯(cuò)誤地將油酸酒精溶液的體積直接作為油酸的體積進(jìn)行計(jì)算
C．計(jì)算油膜面積時(shí)，舍去了所有不足一格的方格
D．水面上痱子粉撒得較多，油酸膜沒有充分展開
（2）（10分）某小組科技活動(dòng)小組為探究導(dǎo)電液體的電阻在體積相同時(shí)，電阻值與長度的關(guān)系。選取一根乳膠管，里面灌滿了鹽水，兩端用粗銅絲塞住管口，形成一段封閉的鹽水柱。進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)：
①該小組將鹽水柱作為純電阻，粗測其電阻約為幾千歐。現(xiàn)采用伏安法測鹽水柱的電阻，有如下實(shí)驗(yàn)器材供供選擇：
A．直流電源：電動(dòng)勢12V，內(nèi)阻很小，額定電流1A；
B．電流表A1：量程0～10mA，內(nèi)阻約10Ω；
C．電流表A2：量程0～500mA，內(nèi)阻約Ω；
D．電壓表V：量程0～15V，內(nèi)阻約kΩ；
E．滑動(dòng)變阻器R1：最大阻值10Ω；     F．滑動(dòng)變阻器R2：最大阻值5kΩ；    G．開關(guān)．導(dǎo)線等
在可供選擇的器材中，應(yīng)選用的電流表是_______（填“A­1”或“A2”），應(yīng)該選用的滑動(dòng)變阻器是 ________（填“R1”或“R2”）；
②根據(jù)所選的器材在虛線 框中畫出實(shí)驗(yàn)電路圖（鹽水柱的符號(hào)用“      ” 表示）；

③握住乳膠管兩端把它均勻拉長，多次實(shí)驗(yàn)測得鹽水柱長度L．電阻R的數(shù)據(jù)如下表：

實(shí)驗(yàn)次數(shù)
1
2
3
4
5
6
長度L（cm）
20.0
25.0
30.0
35.0
40.0
45.0
電阻R（kΩ ）
1.3
2.1
3.0
4.1
5.3
6.7
為了研究電阻與長度的關(guān)系，該小組用縱坐標(biāo)表示電阻，作出了如圖所示的圖線，你認(rèn)為橫坐標(biāo)表示的物理量是____________。

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科目：高中物理 來源：2014屆重慶市高二4月月考物理試卷（解析版） 題型：實(shí)驗(yàn)題

（1）(8分)在《油膜法估測分子大小》的實(shí)驗(yàn)中，操作步驟如下：

①向體積為V1的純油酸中加入酒精，直到油酸酒精溶液總量為V2；

②用注射器吸取上述溶液，一滴一滴地滴入小量筒，當(dāng)?shù)稳雗滴時(shí)體積為V0；

③先往邊長為30～40 cm的淺盤里倒入2 cm深的水，痱子粉均勻撒在水面上；

④用注射器往水面上滴一滴上述溶液，等油 酸薄膜形狀穩(wěn)定后，將事先準(zhǔn)備好的玻璃板放在淺盤上，并在玻璃板上描出油酸薄膜的形狀；

⑤將畫有油酸薄膜輪廓形狀的玻璃板，放在畫有許多邊長為a的小正方形的坐標(biāo)紙上；

⑥計(jì)算出輪廓范圍內(nèi)正方形的總數(shù)為N，其中不足半個(gè)格的兩個(gè)格算一格，多于半個(gè)格的算一格．

上述實(shí)驗(yàn)步驟中有錯(cuò)誤的步驟是____________________(指明步驟，并改正)，油酸分子直徑的表達(dá)式d＝________.

某同學(xué)實(shí)驗(yàn)中最終得到的計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)偏大，可能是由于________

A．油酸散開的時(shí)間過長，面積過大   

B．錯(cuò)誤地將油酸酒精溶液的體積直接作為油酸的體積進(jìn)行計(jì)算

C．計(jì)算油膜面積時(shí)，舍去了所有不足一格的方格

D．水面上痱子粉撒得較多，油酸膜沒有充分展開

（2）（10分）某小組科技活動(dòng)小組為探究導(dǎo)電液體的電阻在體積相同時(shí)，電阻值與長度的關(guān)系。選取一根乳膠管，里面灌滿了鹽水，兩端用粗銅絲塞住管口，形成一段封閉的鹽水柱。進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)：

①該小組將鹽水柱作為純電阻，粗測其電阻約為幾千歐�，F(xiàn)采用伏安法測鹽水柱的電阻，有如下實(shí)驗(yàn)器材供供選擇：

A．直流電源：電動(dòng)勢12V，內(nèi)阻很小，額定電流1A；

B．電流表A1：量程0～10mA，內(nèi)阻約10Ω；

C．電流表A2：量程0～500mA，內(nèi)阻約Ω；

D．電壓表V：量程0～15V，內(nèi)阻約kΩ；

E．滑動(dòng)變阻器R1：最大阻值10Ω；     F．滑動(dòng)變阻器R2：最大阻值5kΩ；    G．開關(guān)．導(dǎo)線等

在可供選擇的器材中，應(yīng)選用的電流表是_______（填“A­1”或“A2”），應(yīng)該選用的滑動(dòng)變阻器是 ________（填“R1”或“R2”）；

②根據(jù)所選的器材在虛線 框中畫出實(shí)驗(yàn)電路圖（鹽水柱的符號(hào)用“      ” 表示）；

③握住乳膠管兩端把它均勻拉長，多次實(shí)驗(yàn)測得鹽水柱長度L．電阻R的數(shù)據(jù)如下表：

實(shí)驗(yàn)次數(shù)

1

2

3

4

5

6

長度L（cm）

20.0

25.0

30.0

35.0

40.0

45.0

電阻R（kΩ ）

1.3

2.1

3.0

4.1

5.3

6.7

為了研究電阻與長度的關(guān)系，該小組用縱坐標(biāo)表示電阻，作出了如圖所示的圖線，你認(rèn)為橫坐標(biāo)表示的物理量是____________。

 

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科目：高中物理 來源：2010年四川省高三考前適應(yīng)訓(xùn)練（理科綜合）物理部分 題型：計(jì)算題

(20分) 為了研究過山車的原理，物理小組提出了下列的設(shè)想：取一個(gè)與水平方向夾角為37°、長為L=2.0m的粗糙的傾斜軌道AB，通過水平軌道BC與豎直圓軌道相連，出口為水平軌道DE，整個(gè)軌道除AB段以外都是光滑的。其中AB與BC軌道以微小圓弧相接，如圖所示。一個(gè)小物塊以初速度，從某一高處水平拋出，到A點(diǎn)時(shí)速度方向恰沿AB方向，并沿傾斜軌道滑下。已知物塊與傾斜軌道的動(dòng)摩擦因數(shù)（g取10m/s2，）

（1）要使小物塊不離開軌道，并從水平軌道DE滑出，求豎直圓弧軌道的半徑應(yīng)該滿足什么條件?

（2）為了讓小物塊不離開軌道，并且能夠滑回傾斜軌道AB，則豎直圓軌道的半徑應(yīng)該滿足什么條件?

（3）按照（2）的要求，小物塊進(jìn)入軌道后可以有多少次通過圓軌道上距水平軌道高為0.01m的某一點(diǎn)。

 

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