【題目】如圖所示是一個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)山車(chē)的試驗(yàn)裝置的原理示意圖,光滑斜面AB與豎直面內(nèi)的圓形軌道在B點(diǎn)平滑連接,圓形軌道半徑為R。一個(gè)質(zhì)量為m的小車(chē)(可視為質(zhì)點(diǎn))在A點(diǎn)由靜止釋放沿斜面滑下,當(dāng)它第一次經(jīng)過(guò)B點(diǎn)進(jìn)入圓形軌道時(shí)對(duì)軌道的壓力為其重力的7倍,小車(chē)恰能完成圓周運(yùn)動(dòng)并第二次經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)沿水平軌道向右運(yùn)動(dòng),重力加速度為g。

(1)求A點(diǎn)距水平面的高度h;

(2)假設(shè)小車(chē)在豎直圓軌道左、右半圓軌道部分克服摩擦阻力做的功相等,求小車(chē)第二次經(jīng)過(guò)豎直圓軌道最低點(diǎn)時(shí)的速度大小。

【答案】(1)3R (2)

【解析】(1)設(shè)第一次小車(chē)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的速度大小為vB,受到的支持力為N,根據(jù)牛頓第二定律:
N-mg=m
依題意和牛頓第三定律:N=7mg
解得vB=
小車(chē)從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的過(guò)程機(jī)械能守恒,以B點(diǎn)位置為重力勢(shì)能零點(diǎn),則有:mgh=mvB2
解得h=3R
(2)設(shè)小車(chē)在圓軌道最高點(diǎn)的速度為vC,重力提供向心力,此時(shí)根據(jù)向心力公式有:
mg=m
解得:vC=
設(shè)小車(chē)在右半圓軌道上克服阻力做功Wf,對(duì)小車(chē)從B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C的點(diǎn)過(guò)程,根據(jù)動(dòng)能定理有:-mg2R-Wf=mvC2-mvB2
解得Wf=mgR
設(shè)小車(chē)第二次經(jīng)過(guò)B點(diǎn)時(shí)的速度為v′,對(duì)小車(chē)從B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)再回到B點(diǎn)的過(guò)程,根據(jù)動(dòng)能定理有:-2Wf=mv2-mvB2
解得v′=2

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:

【題目】汽車(chē)后備箱的掀蓋一般都有可伸縮的液壓桿,如圖甲所示,乙圖為簡(jiǎn)易側(cè)視示意圖,液壓桿上端固定于后蓋上A點(diǎn),下端固定于箱內(nèi)O′點(diǎn),B也為后蓋上一點(diǎn),后蓋可繞過(guò)O點(diǎn)的固定鉸鏈轉(zhuǎn)動(dòng),在合上后備箱蓋的過(guò)程中( 。

A. A點(diǎn)相對(duì)O′點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)

B. A點(diǎn)相對(duì)OO′的角速度相同

C. AB相對(duì)O′角速度大小不相同

D. A點(diǎn)的速度方向垂直于A O′

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】一定質(zhì)量的氣體的狀態(tài)經(jīng)歷了如圖所示的ab、bc、cdda四個(gè)過(guò)程,其中bc的延長(zhǎng)線通過(guò)原點(diǎn),cd垂直于ab且與水平軸平行,dabc平行,則氣體體積在(  )

A. ab過(guò)程中不斷減小

B. bc過(guò)程中保持不變

C. cd過(guò)程中不斷減小

D. da過(guò)程中保持不變

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】利用圖甲裝置做驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律實(shí)驗(yàn)。

1為驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒,需要比較重物下落過(guò)程中任意兩點(diǎn)間的___。

A.動(dòng)能變化量與勢(shì)能變化量

B.速度變化量和勢(shì)能變化量

C.速度變化量和高度變化量

2除帶夾子的重物、紙帶、鐵架臺(tái)(含鐵夾)、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、導(dǎo)線及開(kāi)關(guān)外,在下列器材中,還必須使用的兩種器材是___。

A.交流電源 B.刻度尺 C.天平(含砝碼)

3實(shí)驗(yàn)中,先接通電源,再釋放重物,得到圖乙所示的一條紙帶。在紙帶上選取三個(gè)連續(xù)打出的點(diǎn)A、BC,測(cè)得它們到起始點(diǎn)O的距離分別為。已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹?/span>g,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的周期為T。設(shè)重物的質(zhì)量為m。從打O點(diǎn)到打B點(diǎn)的過(guò)程中,重物的重力勢(shì)能變化量ΔEp=____,動(dòng)能變化量ΔEk=____。

4大多數(shù)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,重力勢(shì)能的減少量大于動(dòng)能的增加量,原因是___。

A.利用公式v=gt計(jì)算重物速度

B.利用公式計(jì)算重物速度

C.存在空氣阻力和摩擦阻力的影響

D.沒(méi)有采用多次實(shí)驗(yàn)取平均值的方法

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】下列說(shuō)法正確的是

A. 懸浮在水中的花粉的布朗運(yùn)動(dòng)反映了水分子的熱運(yùn)動(dòng)

B. 已知阿伏伽德羅常數(shù),氣體的摩爾質(zhì)量和密度能估算出氣體分子的間距

C. 用氣筒給自行車(chē)打氣,越打越費(fèi)勁,說(shuō)明此時(shí)氣體分子之間的分子力表現(xiàn)為斥力

D. 兩個(gè)分子間的距離變大的過(guò)程中分子間引力比斥力減小的慢

E. 分子間作用力為零時(shí),分子間的勢(shì)能一定是零

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】兩條平行虛線間存在一勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度方向與紙面垂直。邊長(zhǎng)為0.1 m、總電阻為0.005 Ω的正方形導(dǎo)線框abcd位于紙面內(nèi),cd邊與磁場(chǎng)邊界平行,如圖(a)所示。已知導(dǎo)線框一直向右做勻速直線運(yùn)動(dòng),cd邊于t=0時(shí)刻進(jìn)入磁場(chǎng)。線框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間變化的圖線如圖(b)所示(感應(yīng)電流的方向?yàn)轫槙r(shí)針時(shí),感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)取正)。下列說(shuō)法正確的是

A. 磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為0.5 T

B. 導(dǎo)線框運(yùn)動(dòng)速度的大小為0.5 m/s

C. 磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向垂直于紙面向外

D. t=0.4 s至t=0.6 s這段時(shí)間內(nèi),導(dǎo)線框所受的安培力大小為0.1 N

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示,閉合線圈正上方有一豎直放置的條形磁鐵,磁鐵的N極朝下但未插入線圈內(nèi)部。當(dāng)磁鐵向上運(yùn)動(dòng)時(shí)(

A. 線圈中感應(yīng)電流的方向與圖中箭頭方向相同,磁鐵與線圈相互吸引

B. 線圈中感應(yīng)電流的方向與圖中箭頭方向相反,磁鐵與線圈相互吸引

C. 線圈中感應(yīng)電流的方向與圖中箭頭方向相同,磁鐵與線圈相互排斥

D. 線圈中感應(yīng)電流的方向與圖中箭頭方向相反,磁鐵與線圈相互排斥

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律的實(shí)驗(yàn):在小車(chē)A的前端粘有橡皮泥,推動(dòng)A使它做勻速運(yùn)動(dòng),然后與原來(lái)靜止在前方的小車(chē)B相碰并粘合成一體,繼續(xù)做勻速運(yùn)動(dòng),他設(shè)計(jì)的裝置如圖1所示,在小車(chē)A后連著紙帶,長(zhǎng)木板下墊著小木片以平衡摩擦力。

1)若已得到打點(diǎn)紙帶,并將測(cè)得各記數(shù)點(diǎn)間距標(biāo)在下面(如圖2),A為運(yùn)動(dòng)起始的第一點(diǎn),則應(yīng)選________段來(lái)計(jì)算A車(chē)的碰前速度,應(yīng)選________段來(lái)計(jì)算A車(chē)和B車(chē)碰后的共同速度。(以上兩空填“AB”“BC”,或“CD”“DE”

2)已測(cè)得小車(chē)A的質(zhì)量m1=0.40kg, 小車(chē)B的質(zhì)量m2=0.20kg,由以上測(cè)量結(jié)果可得,碰前總動(dòng)量=__________ kg·m/s;碰后總動(dòng)量=_________kg·m/s

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

【題目】如圖所示,從A點(diǎn)以=4m/s的水平速度拋出一質(zhì)量m=1kg的小物塊(可視為質(zhì)點(diǎn)),當(dāng)物塊運(yùn)動(dòng)至B點(diǎn)時(shí),恰好沿切線方向進(jìn)入固定圓弧軌道BC,經(jīng)圓弧軌道后以的速度滑上與C點(diǎn)等高、靜止在粗糙水平面的長(zhǎng)木板上,圓弧軌道C端切線水平,已知長(zhǎng)木板的質(zhì)量M=4kg,A、B兩點(diǎn)距C點(diǎn)的高度分別為H=0.6m、h=0.15m,圓弧軌道半徑R=0.75m,物塊與長(zhǎng)木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ1=0.5,長(zhǎng)木板與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ2=0.02,g10m/s2.求:

(1)小物塊運(yùn)動(dòng)至B點(diǎn)時(shí)的重力的瞬時(shí)功率?

(2)求過(guò)圓弧軌道C點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力?

(3)長(zhǎng)木板至少為多長(zhǎng),才能保證小物塊不滑出長(zhǎng)木板?

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同步練習(xí)冊(cè)答案