14.如圖所示,傾角為37°的部分粗糙的斜面軌道和兩個光滑半圓軌道組成翹尾巴的S形軌道.兩個光滑半圓軌道半徑都為R=0.2m,其連接處CD之間留有很小的空隙,剛好能夠使小球通過,CD之間距離可忽略.斜面上端有一彈簧,彈簧上端固定在斜面上的擋板上,彈簧下端與一個可視為質(zhì)點(diǎn)、質(zhì)量為m=0.02kg的小球接觸但不固定,此時彈簧處于壓縮狀態(tài)并鎖定,彈簧的彈性勢能Ep=0.27J,現(xiàn)解除彈簧的鎖定,小球從A點(diǎn)出發(fā),經(jīng)翹尾巴的S形軌道運(yùn)動后從E點(diǎn)水平飛出,落到水平地面上,落點(diǎn)到與E點(diǎn)同一豎直線上B點(diǎn)的距離s=2.0m.已知斜面軌道的A點(diǎn)與水平面B點(diǎn)之間的高度為h=1.0m,小球與斜面的粗糙部分間的動摩擦因數(shù)為0.75,小球從斜面到達(dá)半圓軌道通過B點(diǎn)時,前后速度大小不變,不計空氣阻力,g取10m/s2,求:
(1)小球從E點(diǎn)水平飛出時的速度大。
(2)小球?qū)點(diǎn)軌道的壓力;
(3)斜面粗糙部分的長度x.

分析 (1)小球從E點(diǎn)飛出做平拋運(yùn)動,根據(jù)高度求出運(yùn)動的時間,再根據(jù)水平位移和時間求出平拋運(yùn)動的初速度.
(2)在B點(diǎn),沿半徑方向上的合力提供向心力,根據(jù)牛頓第二定律求出軌道對球的彈力,從而根據(jù)牛頓第三定律求出小球?qū)壍赖膲毫Γ?br />(3)應(yīng)用動能定理求出斜面粗糙部分的長度x.

解答 解:(1)小球從E點(diǎn)飛出后做平拋運(yùn)動,
豎直方向:4R=$\frac{1}{2}$gt2,
水平方向:s=vEt,
代入數(shù)據(jù)解得:vE=5m/s;
(2)小球從B點(diǎn)運(yùn)動到E點(diǎn)的過程,機(jī)械能守恒,由機(jī)械能守恒定律得:
$\frac{1}{2}$mvB2=$\frac{1}{2}$mvE2+mg•4R,
在B點(diǎn),由牛頓第二定律得:F-mg=m$\frac{{v}_{B}^{2}}{R}$,
代入數(shù)據(jù)解得:F=4.3N,
由頓第三定律可知,小球?qū)壍赖膲毫Γ篎′=F=4.3B,方向豎直向下;
(3)從A到B過程,應(yīng)用動能定理得:
Ep+mgh-μmgcos37•x=$\frac{1}{2}$mvB2-0,
代入數(shù)據(jù)解得:x≈0.29m;
答:(1)小球從E點(diǎn)水平飛出時的速度大小為5m/s;
(2)小球?qū)點(diǎn)軌道的壓力為4.3N,方向豎直向下;
(3)斜面粗糙部分的長度x為0.29m.

點(diǎn)評 本題是一道力學(xué)綜合題,物體運(yùn)動過程較復(fù)雜,分析清楚物體運(yùn)動過程是正確解題的前提與關(guān)鍵,應(yīng)用平拋運(yùn)動規(guī)律、機(jī)械能守恒定律、牛頓第二定律、動能定理可以解題,本題有一定的難度.

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:解答題

4.如圖所示,很長的光滑磁棒豎直固定在水平面上,在它的側(cè)面有均勻向外的輻射狀的磁場.磁棒外套有一個質(zhì)量均勻的圓形線圈,質(zhì)量為m,半徑為R,電阻為r,線圈所在磁場處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.讓線圈從磁棒上端由靜止釋放沿磁棒下落,經(jīng)一段時間與水平面相碰并反彈,線圈反彈速度減小到零后又沿磁棒下落,這樣線圈會不斷地與水平面相碰下去,直到停留在水平面上.已知第一次碰后反彈上升的時間為t1,下落的時間為t2,重力加速度為g,不計碰撞過程中能量損失和線圈中電流磁場的影響.求:
(1)線圈第一次下落過程中的最大速度vm
(2)線圈從第一次到第二次與水平面相碰的過程中產(chǎn)生的焦耳熱Q.

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

5.一物體沿直線運(yùn)動,第1s內(nèi)速度為3m/s,第2s內(nèi)速度為2m/s,第3s內(nèi)速度為1m/s,第4s內(nèi)速度為零,第5s內(nèi)速度為-1m/s,第6s內(nèi)速度為-2m/s,則關(guān)于該物體的運(yùn)動,可以判定( 。
A.該物體的運(yùn)動是勻變速直線運(yùn)動,加速度大小為1m/s2
B.該物體的運(yùn)動不是勻變速直線運(yùn)動,但它在每秒內(nèi)速度的變化是均勻的
C.該物體在前4s內(nèi)的位移是6m,前6s內(nèi)的位移是9m
D.該物體前4s內(nèi)的位移是6m,前6s內(nèi)的位移為3m

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科目:高中物理 來源: 題型:解答題

9.在“測量干電池的電動勢和內(nèi)電阻”的實驗中,用待測電池、開關(guān)和導(dǎo)線,配合下列的A組、或B組、或C組儀器,均能達(dá)到實驗?zāi)康模?br />A.一只電流表和一只電阻箱  B.一只電壓表和一只電阻箱
C.一只電流表、一只電壓表和一只滑動變阻器 D.一只電流表和一只滑動變阻器
(2)為測量某種材料制成的電阻絲Rx的電阻率,實驗室提供了下列器材:
A.電流表G:內(nèi)阻Rg=120Ω,滿偏電流Ig=3mA
B.電流表A2內(nèi)阻約為1Ω,量程為0~0.6A
C.多用電表
D.螺旋測微器、刻度尺
E.電阻箱R(0~9999Ω,0.5A)
F.滑動變阻器R(5Ω,1A)
G.電池組E(6V,0.05Ω)
H.一個開關(guān)S和導(dǎo)線若干
某同學(xué)進(jìn)行了以下操作:
①用螺旋測微器測出該電阻絲的直徑;
②用多用電表粗測Rx的阻值,當(dāng)他把選擇開關(guān)旋到電阻“×10”檔時,發(fā)現(xiàn)指針偏轉(zhuǎn)角度過大,則他應(yīng)該換用電阻×1檔(填“×1”或“×100”).進(jìn)行一系列正確操作后,指針靜止位置如圖甲所示;
③把電流表G與電阻箱串聯(lián)改裝成量程為6V的電壓表,則電阻箱的阻值應(yīng)調(diào)為R0=1880Ω.
④用改裝好的電壓表設(shè)計一個精確測量電阻RX阻值的實驗電路;請你根據(jù)提供的器材和實驗需要,在答題卡相應(yīng)位置將與圖乙對應(yīng)的電路圖補(bǔ)畫完整;
⑤計算電阻率:若測得電阻絲的長度為L,電阻絲的直徑為d,電路閉合后,調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片到合適位置,電流表G的求數(shù)為I1,電流表A的示數(shù)為I2,請你用字母符號(L、d、Rg、Rg、I1、I2等)寫出計算電阻率的表達(dá)式ρ=$\frac{{π{d^2}{I_1}({R_g}+{R_0})}}{{4L({I_2}-{I_1})}}$.

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科目:高中物理 來源: 題型:解答題

19.從同一高度以相同的速率拋出三個小球,一個豎直上拋,一個豎直下拋,它們分別經(jīng)過8s和1s落地.如果第三個小球是被水平拋出去的,它將經(jīng)過多長時間落地?它和前兩個小球的落地點(diǎn)相距多遠(yuǎn)?(取g=10m/s2

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科目:高中物理 來源: 題型:多選題

6.滑塊以速率v1靠慣性沿固定長斜面由底端向上運(yùn)動,當(dāng)它回到出發(fā)點(diǎn)時速率變?yōu)関2,且,v2<v1,若滑塊向上運(yùn)動的位移中點(diǎn)為A,取斜面底端重力勢能為零,則(  )
A.上滑過程中機(jī)械能的減少量大于下滑過程中機(jī)械能的減少量
B.上滑過程中機(jī)械能的減少量等于下滑過程中機(jī)械能的減少量
C.上滑過程中經(jīng)過A點(diǎn)時的動能大于重力勢能
D.上滑過程中摩擦力的平均功率的絕對值大于下滑過程中摩擦力的平均功率的絕對值

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

10.如圖所示的電路中,帶鐵芯的線圈L與燈A并聯(lián),線圈的電阻遠(yuǎn)小于燈的電阻,當(dāng)閉合開關(guān)S后燈正常發(fā)光.以下說法中正確的是(  )
A.斷開開關(guān)S,燈A立即熄滅
B.斷開開關(guān)S,燈A閃亮一下后熄滅
C.用阻值與線圈相同的電阻取代L接入電路,斷開開關(guān)S,燈A逐漸熄滅
D.用阻值與線圈相同的電阻取代L接入電路,斷開開關(guān)S,燈A閃亮一下后熄滅

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

11.關(guān)于物理史實,下列說法符合史實的是(  )
A.牛頓正式提出了萬有引力定律并利用扭秤測出了引力常量
B.經(jīng)典力學(xué)既適用于低速運(yùn)動,又適用于高速運(yùn)動
C.德國天文學(xué)家開普勒提出開普勒行星運(yùn)動三大定律
D.根據(jù)萬有引力公式可知,假設(shè)地球球心有一物體,則它和地球之間的萬有引力會趨于無窮大

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