如圖為“S”字形玩具軌道,該軌道是用內(nèi)壁光滑的薄壁細(xì)圓管彎成,固定在豎直平面內(nèi),軌道彎曲部分由兩個(gè)半徑相等的半圓連接而成,圓半徑比細(xì)管內(nèi)徑大得多,軌道底端與水平地面相切,某彈射裝置將一個(gè)小球(可視為質(zhì)點(diǎn))從a點(diǎn)以速度v0水平彈射向b點(diǎn)并進(jìn)入軌道,經(jīng)過軌道后從p點(diǎn)水平拋出,已知小球與地面ab段間的動摩擦因數(shù)μ=0.2,不計(jì)其他機(jī)械能損失,ab段長L=1.25m,圓的半徑R=0.1m,小球質(zhì)量m=0.01kg,軌道質(zhì)量為m′=0.15kg,g=10m/s2,求:

(1)若v0=5m/s,小球從p點(diǎn)拋出后的水平射程.

(2)若v0=5m/s,小球經(jīng)過軌道的最高點(diǎn)時(shí),管道對小球作用力的大小和方向.

(3)設(shè)小球進(jìn)入軌道之前,軌道對地面的壓力大小等于軌道自身的重力,當(dāng)v0至少為多少時(shí),軌道對地面的壓力會為零,并指出此時(shí)小球的位置.

(1)s=0.98m

(2)F=1.1N  方向豎直向下

(3)v0=5m/s


解析:

(1)設(shè)小球運(yùn)動到p點(diǎn)的速度大小為v,對小球由a點(diǎn)運(yùn)動到p點(diǎn)的過程應(yīng)用動能定理得

μmgL-4Rmgmv2mv02

小球自p點(diǎn)做平拋運(yùn)動,設(shè)運(yùn)動時(shí)間為t,水平射程為s,則:

4Rgt2

svt

聯(lián)立代入數(shù)據(jù)解得

s=0.98m

(2)設(shè)在軌道最高點(diǎn)時(shí)管道對小球的作用力大小為F,取豎直向下為正方向

Fmg

聯(lián)立代入數(shù)據(jù)解得

F=1.1N

方向豎直向下

(3)分析可知,要使小球以最小速度v0開始運(yùn)動,且軌道對地面的壓力為零,則小球的位置應(yīng)該在“S”字形軌道的中間位置

則有:

F′+mg

F′=mg

μmgL-2mgRmv12mv02

解得:v0=5m/s

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

如圖為“S”字形玩具軌道,該軌道是用內(nèi)壁光滑的薄壁細(xì)圓管彎成,固定在豎直平面內(nèi),軌道彎曲部分由兩個(gè)半徑相等的半圓連接而成,圓半徑比細(xì)管內(nèi)徑大得多,軌道底端與水平地面相切,某彈射裝置將一個(gè)小球(可視為質(zhì)點(diǎn))從a點(diǎn)以速度v0水平彈射向b點(diǎn)并進(jìn)入軌道,經(jīng)過軌道后從p點(diǎn)水平拋出,已知小球與地面ab段間的動摩擦因數(shù)μ=0.2,不計(jì)其他機(jī)械能損失,ab段長L=1.25m,圓的半徑R=0.1m,小球質(zhì)量m=0.01kg,軌道質(zhì)量為m′=0.15kg,g=10m/s2,求:
(1)若v0=5m/s,小球從p點(diǎn)拋出后的水平射程.
(2)若v0=5m/s,小球經(jīng)過軌道的最高點(diǎn)時(shí),管道對小球作用力的大小和方向.
(3)設(shè)小球進(jìn)入軌道之前,軌道對地面的壓力大小等于軌道自身的重力,當(dāng)v0至少為多少時(shí),軌道對地面的壓力會為零,并指出此時(shí)小球的位置.

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科目:高中物理 來源: 題型:

(15分)如圖為“S”字形玩具軌道,該軌道是用內(nèi)壁光滑的薄壁細(xì)圓管彎成,固定在豎直平面內(nèi),軌道彎曲部分由兩個(gè)半徑相等的半圓連接而成,圓半徑比細(xì)管內(nèi)徑大得多,軌道底端與水平地面相切,某彈射裝置將一個(gè)小球(可視為質(zhì)點(diǎn))從a點(diǎn)以速度v0水平彈射向b點(diǎn)并進(jìn)入軌道,經(jīng)過軌道后從p點(diǎn)水平拋出,已知小球與地面ab段間的動摩擦因數(shù)μ=0.2,不計(jì)其他機(jī)械能損失,ab段長L=1.25m,圓的半徑R=0.1m,小球質(zhì)量m=0.01kg,軌道質(zhì)量為m′=0.15kg,g=10m/s2,求:

(1)若v0=5m/s,小球從p點(diǎn)拋出后的水平射程.

(2)若v0=5m/s,小球經(jīng)過軌道的最高點(diǎn)時(shí),管道對小球作用力的大小和方向.

(3)設(shè)小球進(jìn)入軌道之前,軌道對地面的壓力大小等于軌道自身的重力,當(dāng)v0至少為多少時(shí),軌道對地面的壓力會為零,并指出此時(shí)小球的位置.

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科目:高中物理 來源: 題型:

如圖為“S”字形玩具軌道,該軌道是用內(nèi)壁光滑的薄壁細(xì)圓管彎成,固定在豎直平面內(nèi),軌道彎曲部分由兩個(gè)半徑相等的半圓連接而成,圓半徑比細(xì)管內(nèi)徑大得多,軌道底端與水平地面相切,某彈射裝置將一個(gè)小球(可視為質(zhì)點(diǎn))從a點(diǎn)以速度v0水平彈射向b點(diǎn)并進(jìn)入軌道,經(jīng)過軌道后從p點(diǎn)水平拋出,已知小球與地面ab段間的動摩擦因數(shù)μ=0.2,不計(jì)其他機(jī)械能損失,ab段長L=1.25m,圓的半徑R=0.1m,小球質(zhì)量m=0.01kg,軌道質(zhì)量為m′=0.15kg,g=10m/s2,求:

(1)若v0=5m/s,小球從p點(diǎn)拋出后的水平射程.

(2)若v0=5m/s,小球經(jīng)過軌道的最高點(diǎn)時(shí),管道對小球作用力的大小和方向.

(3)設(shè)小球進(jìn)入軌道之前,軌道對地面的壓力大小等于軌道自身的重力,當(dāng)v0至少為多少時(shí),軌道對地面的壓力會為零,并指出此時(shí)小球的位置.

 

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科目:高中物理 來源:2010年遼寧省高三10月月考物理試題 題型:計(jì)算題

如圖為“S”字形玩具軌道,該軌道是用內(nèi)壁光滑的薄壁細(xì)圓管彎成,固定在豎直平面內(nèi),軌道彎曲部分由兩個(gè)半徑相等的半圓連接而成,圓半徑比細(xì)管內(nèi)徑大得多,軌道底端與水平地面相切,某彈射裝置將一個(gè)小球(可視為質(zhì)點(diǎn))從a點(diǎn)以速度v0水平彈射向b點(diǎn)并進(jìn)入軌道,經(jīng)過軌道后從p點(diǎn)水平拋出,已知小球與地面ab段間的動摩擦因數(shù)μ=0.2,不計(jì)其他機(jī)械能損失,ab段長L=1.25m,圓的半徑R=0.1m,小球質(zhì)量m=0.01kg,軌道質(zhì)量為m′=0.15kg,g=10m/s2,求:

(1)若v0=5m/s,小球從p點(diǎn)拋出后的水平射程.

(2)若v0=5m/s,小球經(jīng)過軌道的最高點(diǎn)時(shí),管道對小球作用力的大小和方向.

(3)設(shè)小球進(jìn)入軌道之前,軌道對地面的壓力大小等于軌道自身的重力,當(dāng)v0至少為多少時(shí),軌道對地面的壓力會為零,并指出此時(shí)小球的位置.

 

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