如圖甲所示，豎直平面內(nèi)的光滑軌道由傾斜直軌道AB和圓軌道BCD組成，AB和BCD相切于B點(diǎn)，CD連線是圓軌道豎直方向的直徑（C、D為圓軌道的最低點(diǎn)和最高點(diǎn)），已知�？梢暈橘|(zhì)點(diǎn)的小滑塊從軌道AB上高H處的某點(diǎn)由靜止滑下，用力傳感器測出滑塊經(jīng)過圓軌道最高點(diǎn)D時(shí)對(duì)軌道的壓力為F，并得到如圖乙所示的壓力F與高度H的關(guān)系圖象，取。求：

（1）滑塊的質(zhì)量和圓軌道的半徑；
（2）是否存在某個(gè)H值，使得滑塊經(jīng)過最高點(diǎn)D后能直接落到直軌道AB上與圓心等高的點(diǎn)。若存在，請(qǐng)求出H值；若不存在，請(qǐng)說明理由。

（1），  （2）

解析試題分析：（1）小滑塊從A到D的過程，由動(dòng)能定理得：
在D點(diǎn)由牛頓第二定律有：
解得：
取點(diǎn)（0.50m,0）和（1.00m,5.0N）代入上式得：，。
（2）假設(shè)滑塊經(jīng)過最高點(diǎn)D后能直接落到直軌道AB上與圓心等高的E點(diǎn)（如下圖所示）

設(shè)在D點(diǎn)速度為，有：， ，得到：。
當(dāng)滑塊在D點(diǎn)時(shí)，軌道對(duì)其壓力為0有最小速度，有：，得：
由于，所以H存在，從A到D的過程，由動(dòng)能定理得：
解得：
考點(diǎn)：本題考查了動(dòng)能定理、圓周運(yùn)動(dòng)、平拋運(yùn)動(dòng)。

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：計(jì)算題

(18分)如圖，質(zhì)量m=20kg的物塊（可視為質(zhì)點(diǎn)），以初速度v0=10m/s滑上靜止在光滑軌道的質(zhì)量M=30kg、高h(yuǎn)=0.8m的小車的左端，當(dāng)車向右運(yùn)動(dòng)了距離d時(shí)（即A處）雙方達(dá)到共速。現(xiàn)在Ａ處固定一高h(yuǎn)=0.8m、寬度不計(jì)的障礙物，當(dāng)車撞到障礙物時(shí)被粘住不動(dòng)，而貨物繼續(xù)在車上滑動(dòng)，到A處時(shí)即做平拋運(yùn)動(dòng)，恰好與傾角為53°的光滑斜面相切而沿斜面向下滑動(dòng)，已知貨物與車間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.5。
（g=10m/s2，sin53°=0.8，cos53°=0.6）求：

(1)車與貨物共同速度的大小v1；
(2)貨物平拋時(shí)的水平速度v2；
(3)車的長度Ｌ與距離d．

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科目：高中物理 來源： 題型：計(jì)算題

為滿足不同列車間車廂進(jìn)行重新組合的需要，通常需要將相關(guān)的列車通過“駝峰”送入編組場后進(jìn)行重組（如圖所示），重組后的車廂同一組的分布在同一軌道上，但需要掛接在一起�，F(xiàn)有一列火車共有 n節(jié)車廂，需要在編好組的“駝峰”左側(cè)逐一撞接在一起。已知各車廂之間間隙均為s0，每節(jié)車廂的質(zhì)量都相等，現(xiàn)有質(zhì)量與車廂質(zhì)量相等、且沒有動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的機(jī)車經(jīng)過“駝峰”以速度v0向第一節(jié)車廂運(yùn)動(dòng)，碰撞后通過“詹天佑掛鉤”連接在一起，再共同去撞擊第二節(jié)車廂，直到 n 節(jié)全部掛好。不計(jì)車廂在掛接中所受到的阻力及碰撞過程所需的時(shí)間，求：

（1）這列火車的掛接結(jié)束時(shí)速度的大��；
（2）機(jī)車帶動(dòng)第一節(jié)車廂完成整個(gè)撞接過程所經(jīng)歷的時(shí)間。
（3）這列火車完成所有車廂掛接后，機(jī)車立即開啟動(dòng)力驅(qū)動(dòng)，功率恒為P，在行駛中的阻力f恒定，經(jīng)歷時(shí)間t達(dá)到最大速度，求機(jī)車此過程的位移。

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科目：高中物理 來源： 題型：計(jì)算題

（14分）（14分）某同學(xué)做了用吹風(fēng)機(jī)吹物體前進(jìn)的一組實(shí)驗(yàn)，吹風(fēng)機(jī)隨物體一起前進(jìn)時(shí)，讓出氣口與該物體始終保持恒定距離，以確保每次吹風(fēng)過程中吹風(fēng)機(jī)對(duì)物體施加的水平風(fēng)力保持恒定。設(shè)物體A和物體B的質(zhì)量關(guān)系。在水平桌面上畫等距的三條平行于桌子邊緣的直線1、2、3，如圖所示。空氣和桌面對(duì)物體的阻力均忽略不計(jì)。

（1）用同一吹風(fēng)機(jī)將物體按上述要求吹動(dòng)A、B兩物體時(shí)，獲得的加速度之比；
（2）用同一吹風(fēng)機(jī)將物體A從第1條線由靜止吹到第2條線，又將物體B從第1條線由靜止吹到第3條線。求這兩次A、B物體獲得的速度之比。

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科目：高中物理 來源： 題型：計(jì)算題

（16分）如圖所示，質(zhì)量為的木板A靜止在光滑水平面上，其右端與固定擋板相距，內(nèi)壁光滑的彈射器利用壓縮彈簧把質(zhì)量為的物塊B（視為質(zhì)點(diǎn)）水平向右彈射出去，B彈出后從A左端的上表面水平滑入，之后立刻拿走彈射器。已知A足夠長，B不會(huì)從A表面滑出，A與擋板的碰撞無機(jī)械能損失；彈射器彈簧儲(chǔ)存的彈性勢(shì)能為，重力加速度為，不計(jì)空氣阻力。

（1）B從A左端的上表面水平滑入時(shí)的初速度大小
（2）若A與擋板碰撞前，A、B已相對(duì)靜止，求A碰撞擋板前的速度
（3）若A與擋板只發(fā)生一次碰撞，求A、B之間的動(dòng)摩擦因數(shù)滿足的條件。

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科目：高中物理 來源： 題型：計(jì)算題

（12分）半徑為R，均勻帶正電荷的球體在空間產(chǎn)生球?qū)ΨQ的電場；場強(qiáng)大小沿半徑分布如圖所示，圖中E0已知，E－r曲線下O－R部分的面積等于R－2R部分的面積。

（1）寫出E－r曲線下面積的單位；
（2）已知帶電球在r≥R處的場強(qiáng)E=kQ／r2，式中k為靜電力常量，該均勻帶電球所帶的電荷量Q為多大?
（3）求球心與球表面間的電勢(shì)差△U；
（4）質(zhì)量為m，電荷量為q的負(fù)電荷在球面處需具有多大的速度可以剛好運(yùn)動(dòng)到2R處?

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科目：高中物理 來源： 題型：計(jì)算題

（20分）一個(gè)初速度為零的電子通過電壓為的電場加速后，從C點(diǎn)沿水平方向飛入電場強(qiáng)度為的勻強(qiáng)電場中，到達(dá)該電場中另一點(diǎn)D時(shí)，電子的速度方向與電場強(qiáng)度方向的夾角正好是120°，如圖所示。試求C、D兩點(diǎn)沿電場強(qiáng)度方向的距離y。

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科目：高中物理 來源： 題型：計(jì)算題

從地面上以初速度vo="10" m/s豎直向上拋出一質(zhì)量為m="0.2" kg的小球，若運(yùn)動(dòng)過程中小球受到的空氣阻力與其速率成正比關(guān)系，球運(yùn)動(dòng)的速率隨時(shí)間變化規(guī)律如圖所示，t1時(shí)刻到達(dá)最高點(diǎn)，再落回地面，落地時(shí)速率為v1="2" m/s，且落地前球已經(jīng)做勻速運(yùn)動(dòng)。（g="10" m/s2）求：

（1）球從拋出到落地過程中克服空氣阻力所做的功
（2）球拋出瞬間的加速度大小

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科目：高中物理 來源： 題型：計(jì)算題

如圖所示，粗糙斜面與水平面通過半徑可忽略的光滑小圓弧平滑連接，斜面傾角α＝37°，水平面的M到N段是長度L1＝0.3m的粗糙平面，N點(diǎn)的右邊是光滑的。A、B是兩個(gè)質(zhì)量均為m＝1kg的小滑塊（可看作質(zhì)點(diǎn)），置于N點(diǎn)處的C是左端附有膠泥的薄板（質(zhì)量不計(jì)），D是兩端分別與B和C連接的輕質(zhì)彈簧，滑塊A與斜面和與水平面MN段的動(dòng)摩擦因數(shù)相同。當(dāng)滑塊A置于斜面上且受到大小F＝4N、方向垂直斜面向下的恒力作用時(shí)，恰能向下勻速運(yùn)動(dòng)。現(xiàn)撤去F，讓滑塊A從斜面上距斜面底端L2＝1m處由靜止下滑（取g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8），求：滑塊A與C接觸并粘連在一起后，兩滑塊與彈簧所構(gòu)成的系統(tǒng)在相互作用的過程中，彈簧的最大彈性勢(shì)能。

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