17.如圖所示,在水平軌道的左側(cè)B點(diǎn)豎直安放一個(gè)與水平面夾角θ=37°,輪帶AB長(zhǎng)L0=1.8m的傳送帶,一半徑R=0.2m的豎直圓槽形光滑軌道與水平軌道相切于C點(diǎn),水平軌道CD間距離L=1.0m,在D點(diǎn)固定一豎直擋板,當(dāng)傳送帶以v0=6m/s順時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),將質(zhì)量m=1kg的可視為質(zhì)點(diǎn)的小物塊輕放在傳動(dòng)帶頂端A,小物塊通過傳送帶,水平軌道BC、圓形軌道、水平軌道CD后與擋板碰撞,并原速率彈回,再經(jīng)水平軌道CD返回圓形軌道.已知小物塊與輪帶AB間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ1=0.5,BC段光滑,CD段動(dòng)摩擦因數(shù)μ2,物塊從傳送帶滑到水平軌道時(shí)機(jī)械能不損失,重力加速度g=10m/s2.求:

(1)物塊滑到輪帶底端B時(shí)的速度大小;
(2)若物塊能第二次沖上圓形軌道且能沿軌道運(yùn)動(dòng)不脫離,求μ2的取值范圍.

分析 (1)根據(jù)牛頓第二定律求出物塊在傳送帶上的加速度,結(jié)合速度位移公式求出物塊滑到輪帶底端B時(shí)的速度大。
(2)物塊不脫離圓軌道有兩種情況:1、越過最高點(diǎn),2、不越過四分之一圓周,且要返回到C點(diǎn).根據(jù)牛頓第二定律求出物塊在最高點(diǎn)的最小速度,對(duì)C到D再返回經(jīng)過圓軌道的最高點(diǎn)過程運(yùn)用動(dòng)能定理,求出動(dòng)摩擦因數(shù)的最大值.對(duì)C到D再返回四分之一圓周的過程,以及C到D再到C的過程,分別運(yùn)用動(dòng)能定理,求出動(dòng)摩擦因數(shù)的最小值和最大值,從而得出μ2的取值范圍.

解答 解:(1)物塊在傳送帶上做加速運(yùn)動(dòng),由牛頓第二定律得
mgsin θ+μ1mgcos θ=ma,
由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得v2=2aL0
解得v=v0=6 m/s,
故物塊在傳送帶上加速到底端時(shí)與傳送帶共速.
(2)①物塊在圓軌道的最高點(diǎn)的最小速度v1,由牛頓第二定律可得:$mg=\frac{mv_1^2}{R}$,
由動(dòng)能定理得:-2μ2mgL-2mgR=$\frac{1}{2}$mv12-$\frac{1}{2}$mv02
代入數(shù)據(jù)解得μ2=0.65
故物塊能返回圓形軌道且能沿軌道運(yùn)動(dòng)而不會(huì)脫離軌道,滿足0≤μ2≤0.65
②物塊在圓軌道上升高度R時(shí)速度為零,由動(dòng)能定理可得:
-2μ2mgL-2mgR=0-$\frac{1}{2}$mv02
代入數(shù)據(jù)解得:μ2=0.8,
物塊剛好運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn),由動(dòng)能定理可得:
-2μ2mgL=0-$\frac{1}{2}$mv02
代入數(shù)據(jù)解得:μ2=0.9
故物塊能返回圓形軌道且能沿軌道運(yùn)動(dòng)而不會(huì)脫離軌道,滿足0.9>μ2≥0.8
總上所述,0.9>μ2≥0.8和0≤μ2≤0.65.
答:(1)物塊滑到輪帶底端B時(shí)的速度大小為6m/s;
(2)μ2的取值范圍為0.9>μ2≥0.8和0≤μ2≤0.65.

點(diǎn)評(píng) 本題考查了動(dòng)能定理、牛頓第二定律、運(yùn)動(dòng)學(xué)公式的綜合運(yùn)用,綜合性較強(qiáng),對(duì)學(xué)生的能力要求較高,尤其第二問,容易漏掉一些條件,要注意不脫離,有兩種情況:1、越過最高點(diǎn),2、不越過四分之一圓周,且要返回到C點(diǎn).

練習(xí)冊(cè)系列答案
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4.下列關(guān)于物體運(yùn)動(dòng)的描述可能的是(  )
A.加速度越來(lái)越大,而速度越來(lái)越小
B.速度的變化率很大,而加速度很小
C.速度變化的方向?yàn)檎,加速度的方向(yàn)樨?fù)
D.速度變化越來(lái)越快,加速度越來(lái)越小

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:實(shí)驗(yàn)題

8.自由落體儀如圖所示,其主體是一個(gè)有刻度尺的立柱,其上裝有磁式吸球器、光電門1、光電門2、捕球器、小鋼球(直徑d=1cm).利用自由落體儀測(cè)量重力加速度實(shí)驗(yàn)步驟如下:
①將自由落體儀直立于水平地面上,調(diào)節(jié)水平底座使立柱豎直,固定好吸球器;
②適當(dāng)調(diào)節(jié)兩光電門1、2的位置,由刻度尺讀出兩光電門的高度差為h1,用吸球器控制使小球自由下落,由光電計(jì)時(shí)器讀出小球從光電門1到光電門2的時(shí)間t1;
③光電門2不動(dòng),改變光電門1的位置,由刻度尺讀出兩光電門的高度差為h2,用吸球器控制使小球自由下落,由光電計(jì)時(shí)器讀出小球由光電門1到光電門2的時(shí)間t2;
④光電門2不動(dòng),多次改變光電門1的位置,重復(fù)布驟③;
⑤根據(jù)測(cè)得的數(shù)椐作出“$\frac{h}{t}$-t”圖象,由圖象得到直線的截距為b、斜率為k.
請(qǐng)回答下列問題:
(1)直線的截距表示小球到達(dá)光電門2的瞬時(shí)速度;
(2)測(cè)得的重力加速度為2k.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題

5.抽水蓄能電站的工作原理是:在用電低谷時(shí),電站利用電網(wǎng)多余電能把水抽到高處蓄水池中,到用電高峰時(shí),再利用蓄水池中的水發(fā)電.浙江天荒坪抽水蓄能電站是亞洲第一高山蓄能水電站,堪稱世紀(jì)之作.山頂水庫(kù)面積達(dá)2.8×105m2,(水庫(kù)近似為長(zhǎng)方體).己知上、下水庫(kù)落差H=600m,如圖所示.蓄水后一個(gè)晝夜連續(xù)發(fā)電,山頂水庫(kù)水位降低30m,若水的重力勢(shì)能80%轉(zhuǎn)化為電能,水的密度為1.0×103kg/m3.則一個(gè)晝夜連續(xù)發(fā)電所產(chǎn)生的電能約為( 。
A.4×1010JB.4×1011JC.4×1012JD.4×1013J

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:實(shí)驗(yàn)題

12.如圖所示為測(cè)量電阻Rx阻值的電路,R為電阻箱,閉合開關(guān)K1后,調(diào)節(jié)R為某一阻值R1,將單刀雙擲開關(guān)K2接1,記錄電壓表示數(shù)為U1,再將單刀雙擲開關(guān)K2接2,
記錄電壓表示數(shù)為U2,電源內(nèi)阻不計(jì),電壓表不是理想電壓表,其指針零點(diǎn)在表盤中央,則Rx的測(cè)量值為Rx=$\frac{{U}_{1}^{\;}}{{U}_{2}^{\;}}{R}_{1}^{\;}$.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:填空題

2.在如圖所示的電器中,電源電壓保持不變,R1、R2均為定值電阻.當(dāng)①、②都是電流表時(shí),閉合開關(guān)S1,斷開開關(guān)S2,①表的示數(shù)與②表的示數(shù)之比為a:b;當(dāng)①、②都是電壓表時(shí),閉合開關(guān)S1和S2,①表的示數(shù)與②表的示數(shù)之比為b:(b-a).

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9.質(zhì)點(diǎn)做直線運(yùn)動(dòng)的速度-時(shí)間圖象如圖所示,該質(zhì)點(diǎn)( 。
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C.在前2秒內(nèi)發(fā)生的位移為零D.在第2秒末加速度方向發(fā)生了改變

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:多選題

6.下列關(guān)于起電的說(shuō)法正確的是(  )
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C.摩擦和感應(yīng)都能使電子轉(zhuǎn)移,只不過前者使電子從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體上,而后者則使電子從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分
D.帶等量異號(hào)電荷的兩個(gè)導(dǎo)體接觸后,電荷會(huì)中和,這個(gè)過程不遵循電荷守恒定律

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7.如圖所示,A、B為兩個(gè)質(zhì)量均為m、半徑相同材質(zhì)不同的籃球,充足氣后在兩豎直放置的平行板之間由靜止釋放,兩者一起以加速度a=$\frac{1}{2}$g做勻加速直線運(yùn)動(dòng),已知運(yùn)動(dòng)過程中兩球之間的彈力F=$\frac{1}{2}$mg,忽略兩球之間的摩擦,兩球心連線與水平方向成30°角,忽略空氣阻力,則平行板對(duì)A球的作用力為( 。
A.$\frac{1}{2}$ mgB.$\frac{\sqrt{3}}{2}$ mgC.$\frac{3}{4}$ mgD.$\frac{\sqrt{5}}{4}$ mg

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