如圖所示,光滑圓管形軌道AB部分平直,BC部分是處于豎直平面內(nèi)半徑為R的半圓,圓管截面半徑r<<R.有一質(zhì)量為m、半徑比r略小的光滑小球以水平初速度v0射入圓管,問(wèn):
(1)若要使小球能從C端出來(lái),初速度v0,多大?
(2)在小球從C端出來(lái)的瞬間,對(duì)管壁壓力有哪幾種典型情況?初速v0各應(yīng)滿足什么條件?
(1)(2)①當(dāng)N=0時(shí),②對(duì)管壁有向上的壓力,③對(duì)管壁有向下的壓力,
【解析】
試題分析:(1)當(dāng)球恰好能從C端出來(lái)時(shí),速度為零,根據(jù)機(jī)械能守恒定律求解初速度v0.
(2)以小球?yàn)檠芯繉?duì)象,小球經(jīng)過(guò)C點(diǎn)時(shí)速度不同,管壁對(duì)球的作用力大小和方向不同,分析討論:當(dāng)管壁對(duì)球無(wú)作用力時(shí),在C點(diǎn)由重力提供小球的向心力,由牛頓第二定律求出在C點(diǎn)的速度,由機(jī)械能守恒定律求出初速v0.當(dāng)初速度大于和小于臨界速度時(shí),由向心力知識(shí)分析管壁對(duì)球的作用力大小和方向.
(1) 當(dāng)球恰好能從C端出來(lái)時(shí),速度vC=0.根據(jù)機(jī)械能守恒定律得:,解得,所以要使小球能從C端出來(lái),初速度
(2) 在小球從C端出來(lái)的瞬間,對(duì)管壁壓力有三種典型情況:
(3) ①當(dāng)管壁對(duì)球無(wú)作用力時(shí),即N=0時(shí),,解得,根據(jù)機(jī)械能守恒定律得,解得
②當(dāng)管壁對(duì)球的作用力方向向下時(shí),球?qū)鼙诘膲毫Ψ较蛳蛏,此時(shí)
③當(dāng)管壁對(duì)球的作用力方向向上時(shí),球?qū)鼙诘膲毫Ψ较蛳蛳,此時(shí)
考點(diǎn):考查了機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用
點(diǎn)評(píng):.對(duì)于小球在管子里的運(yùn)動(dòng)情形與輕桿模型類似,關(guān)鍵抓住臨界情況:小球恰好到最高點(diǎn)和在最高點(diǎn)恰好不受管壁作用力兩種情況.
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科目:高中物理 來(lái)源:教材完全學(xué)案 高中物理必修2(配教科版) 教科版 題型:038
如圖所示光滑圓管形軌道AB部分平直,BC部分是處于豎直平面內(nèi)半徑為R的半圓,圓管截面半徑r《R,有一質(zhì)量為m,半徑比r略小的光滑小球以水平初速度v0射入圓管.
(1)若要小球能從C端出來(lái),初速度v0多大?
(2)在小球從C端出來(lái)瞬間,對(duì)管壁壓力有哪幾種典型情況,初速度v0各應(yīng)滿足什么條件?
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科目:高中物理 來(lái)源:2012-2013學(xué)年安徽省泗縣二中高二下學(xué)期期末考試物理試卷(帶解析) 題型:計(jì)算題
如圖所示,光滑圓管形軌道AB部分平直,BC部分是處于豎直平面內(nèi)半徑為R的半圓,圓管截面半徑r<<R.有一質(zhì)量為m、半徑比r略小的光滑小球以水平初速度v0射入圓管,問(wèn):
(1)若要使小球能從C端出來(lái),初速度v0,多大?
(2)在小球從C端出來(lái)的瞬間,對(duì)管壁壓力有哪幾種典型情況?初速v0各應(yīng)滿足什么條件?
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科目:高中物理 來(lái)源:2013屆江蘇省灌南高級(jí)中學(xué)高三上學(xué)期期中考試物理試卷(帶解析) 題型:計(jì)算題
如圖所示,光滑圓管形軌道AB部分平直,BC部分是處于豎直平面內(nèi)半徑為R的半圓,圓管截面半徑r<<R.有一質(zhì)量為m、半徑比r略小的光滑小球以水平初速度v0射入圓管,問(wèn):
(1)若要使小球能從C端出來(lái),初速度v0,多大?
(2)在小球從C端出來(lái)的瞬間,對(duì)管壁壓力有哪幾種典型情況?初速v0各應(yīng)滿足什么條件?
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科目:高中物理 來(lái)源:2014屆安徽省高二下學(xué)期期末考試物理試卷(解析版) 題型:計(jì)算題
如圖所示,光滑圓管形軌道AB部分平直,BC部分是處于豎直平面內(nèi)半徑為R的半圓,圓管截面半徑r<<R.有一質(zhì)量為m、半徑比r略小的光滑小球以水平初速度v0射入圓管,問(wèn):
(1)若要使小球能從C端出來(lái),初速度v0,多大?
(2)在小球從C端出來(lái)的瞬間,對(duì)管壁壓力有哪幾種典型情況?初速v0各應(yīng)滿足什么條件?
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