【題目】半徑R=0.9m的四分之一圓弧形光滑軌道豎直放置,圓弧最低點(diǎn)B與長為L=1m的水平面相切于B點(diǎn),BC離地面高h(yuǎn)=0.45m,C點(diǎn)與一傾角為θ=30°的光滑斜面連接,質(zhì)量m=1.0kg的小滑塊從圓弧頂點(diǎn)D由靜止釋放,已知滑塊與水平面間的動摩擦因數(shù)=0.1,取g=10m/s2 . 求:

(1)小滑塊剛到達(dá)圓弧的B點(diǎn)時(shí)的速度和B點(diǎn)處對圓弧的壓力.
(2)小滑塊從C點(diǎn)運(yùn)動到地面所需的時(shí)間.

【答案】
(1)

解:設(shè)小滑塊運(yùn)動到B點(diǎn)的速度為vB,由機(jī)械能守恒定律有:mgR= mvB2…①

代入數(shù)據(jù)解得:vB=3 m/s

由牛頓第二定律有:F﹣mg=m …②

聯(lián)立①②解得小滑塊在B點(diǎn)所受支持力 F=30N…③

由牛頓第三定律有,小滑塊在B點(diǎn)時(shí)對圓弧的壓力為30N…④


(2)

解:設(shè)小滑塊運(yùn)動到C點(diǎn)的速度為vC,由動能定理mgR﹣mgL= mvC2 …⑤

解得小滑塊在C點(diǎn)的速度 vC=4m/s…⑥

小滑塊平拋到地面的水平距離S=vCt=vC =1.2m…⑦

斜面底寬d=hcotθ=0.78m…⑧

因?yàn)镾>d,所以小滑塊離開C點(diǎn)后不會落到斜面上…⑨

因此,小滑塊從C點(diǎn)運(yùn)動到地面所需的時(shí)間即為小滑塊平拋運(yùn)動所用時(shí)間為:

t= =0.3s


【解析】(1)物體先做圓周運(yùn)動,機(jī)械能守恒,由機(jī)械能守恒定律可得出球在B點(diǎn)的速度,則由向心力公式可求得小球?qū)A弧的壓力;(2)由B到C物體做勻減速運(yùn)動,可以由動能定理或年頓運(yùn)動定律求出C點(diǎn)的速度;小球離開C后做平拋運(yùn)動,分析平拋運(yùn)動能否落到斜面上,若不落在斜面上則由豎直分運(yùn)動求出時(shí)間,若落到斜面上,則要分段考慮.
【考點(diǎn)精析】利用向心力和動能定理的綜合應(yīng)用對題目進(jìn)行判斷即可得到答案,需要熟知向心力總是指向圓心,產(chǎn)生向心加速度,向心力只改變線速度的方向,不改變速度的大;向心力是根據(jù)力的效果命名的.在分析做圓周運(yùn)動的質(zhì)點(diǎn)受力情況時(shí),千萬不可在物體受力之外再添加一個(gè)向心力;應(yīng)用動能定理只考慮初、末狀態(tài),沒有守恒條件的限制,也不受力的性質(zhì)和物理過程的變化的影響.所以,凡涉及力和位移,而不涉及力的作用時(shí)間的動力學(xué)問題,都可以用動能定理分析和解答,而且一般都比用牛頓運(yùn)動定律和機(jī)械能守恒定律簡捷.

練習(xí)冊系列答案
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【題目】一傳送帶裝置如圖所示,其中AB段是水平的,長度LAB=4m,BC段是傾斜的,長度lBC=5m,傾角為θ=37°,AB和BC在B點(diǎn)通過一段極短的圓弧連接(圖中未畫出圓。,傳送帶以v=4m/s的恒定速率順時(shí)針運(yùn)轉(zhuǎn).已知工件與傳送帶間的動摩擦因數(shù)μ=0.5,重力加速度g取10m/s2 . 現(xiàn)將一個(gè)工件(可看做質(zhì)點(diǎn))無初速度地放在A點(diǎn),求:

(1)工件第一次到達(dá)B點(diǎn)所用的時(shí)間?
(2)工件沿傳送帶上升的最大高度?
(3)工件運(yùn)動了23s時(shí)所在的位置?

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【題目】如圖所示,長L=2.9m,傾角的斜面固定在水平面上,斜面頂端固定一個(gè)不計(jì)摩擦的輕滑輪。質(zhì)量為m的木塊A和質(zhì)量為M的鐵塊B用一根輕繩相連,M=3m。開始時(shí),木塊A鎖定在斜面底端,鐵塊B通過滑輪懸掛在離地h=1.6m的空中,木塊A和鐵塊B均可視為質(zhì)點(diǎn)。若木塊A與斜面的動摩擦因數(shù)=0.5,重力加速度g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8。將木塊A解除鎖定后,試求:

(1)落地前鐵塊B加速度的大小。

(2)木塊A沿斜面上滑的最大速度。

(3)若M=km(k為正整數(shù)),要使木塊A 能到達(dá)斜面頂端,k至少多大?

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【題目】如圖所受,一帶電液滴在重力和勻強(qiáng)電場對它的作用力作用下,從靜止開始由b沿直線運(yùn)動到d,且bd與豎直方向所夾的銳角為45°,則下列結(jié)論正確的是(  )

A. 此液滴帶正電

B. 滴液做勻加速直線運(yùn)動

C. 合外力對液滴做的總功率等于零

D. 滴液的電勢能減少

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【題目】如圖所示,一根細(xì)線下端拴一個(gè)金屬小球A,細(xì)線的上端固定在金屬塊B上,B放在帶小孔的水平桌面上,小球A在某一水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動,F(xiàn)使小球A改到一個(gè)更低一些的水平面上做勻速圓周運(yùn)動(圖上未畫出),金屬塊B在桌面上始終保持靜止,則后一種情況與原來相比較,下面的判斷中正確的是

A. 金屬塊B受到桌面的靜摩擦力變大

B. 金屬塊B受到桌面的支持力不變

C. 細(xì)線的張力變大

D. 小球A運(yùn)動的角速度減小

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【題目】如圖所示是A、B兩質(zhì)點(diǎn)從同一地點(diǎn)運(yùn)動的x﹣t圖象,則下列說法中正確的是( )

A.質(zhì)點(diǎn)B作變速曲線運(yùn)動
B.在0~4s內(nèi),質(zhì)點(diǎn)B的平均速度等于質(zhì)點(diǎn)A的平均速度
C.質(zhì)點(diǎn)B在最初4s做加速運(yùn)動,后4s做減速運(yùn)動
D.在0~8s內(nèi),A,B兩質(zhì)點(diǎn)間的距離先減小后增大

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【題目】如圖所示,a、b分別表示一個(gè)電池組和一只電阻的伏安特性曲線.以下說法正確的是( 。

A. 電池組的內(nèi)阻是

B. 電阻的阻值為0.33Ω

C. 將該電阻接在該電池組兩端,電池組的輸出功率將是4W

D. 改變外電阻的阻值時(shí),該電池組的最大輸出功率為4W

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【題目】某質(zhì)點(diǎn)以初速度v0做勻減速直線運(yùn)動,第1秒內(nèi)的位移為x1=6m,第2秒內(nèi)的位移為x2=4m,再經(jīng)過位移x3速度減為0,則下列說法正確的是( )
A.初速度v0的大小為7m/s
B.質(zhì)點(diǎn)的加速度大小為2 m/s2
C.位移x3的大小為2m
D.全過程的平均速度為4m/s

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【題目】關(guān)于波的衍射,下列說法中正確的是( 。

A.衍射是一切波的特性

B.波長比孔的寬度大得越多,衍射現(xiàn)象越明顯

C.發(fā)生波的衍射時(shí)必須有兩個(gè)波源

D.波的衍射也是由于波的疊加產(chǎn)生的

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