某校興趣小組制作了一個游戲裝置,其簡化模型如圖11所示,在A點用一彈射裝置可將靜止的小滑塊以水平速度彈射出去,沿水平直線軌道運(yùn)動到B點后,進(jìn)入半徑R=0.3m的光滑豎直圓形軌道,運(yùn)行一周后自B點向C點運(yùn)動,C點右側(cè)有一陷阱,C、D兩點的豎直高度差h=0.2m,水平距離s=0.6m,水平軌道AB長為L1=1m,BC長為L2 =2.6m,小滑塊與水平軌道間的動摩擦因數(shù)μ=0.5,重力加速度g=10m/s2。
(1)若小滑塊恰能通過圓形軌道的最高點,求小滑塊在A點彈射出的速度大;
(2)若游戲規(guī)則為小滑塊沿著圓形軌道運(yùn)行一周離開圓形軌道后只要不掉進(jìn)陷阱即為勝出,求小滑塊在A點彈射出的速度大小的范圍。
(1)(2)5m/s≤vA≤6m/s和vA≥
解析試題分析:小滑塊恰能通過圓軌道最高點的速度為v,由牛頓第二定律:①(1分)
從B到最高點小滑塊機(jī)械能守恒有: ②(1分)
從A到B由動能定理得: ③(1分)
由以上三式解得A點的速度為:(1分)
(2)若小滑塊剛好停在C處,從A到C由動能定理得:
④ (1分)
解得A點的速度為(1分)
若小滑塊停在BC段,應(yīng)滿足5m/s≤vA≤6m/s(1分)
若小滑塊能通過C點并恰好越過陷阱,利用平拋運(yùn)動則有:
豎直方向: ⑤(1分)
水平方向: ⑥ (1分)
從A到C由動能定理得: ⑦ (1分)
解得:(1分)
所以初速度的范圍為:5m/s≤vA≤6m/s和vA≥(1分)
考點:考查了動能定理,平拋運(yùn)動,機(jī)械能守恒定律,圓周運(yùn)動
科目:高中物理 來源: 題型:單選題
一質(zhì)量為m的物體以速度v0在足夠大的光滑水平面上運(yùn)動,從零時刻起,對該物體施加一水平恒力F,經(jīng)過時間t,物體的速度減小到最小值,此后速度不斷增大.則
A.水平恒力F大小為 |
B.水平恒力作用2t時間,物體速度大小為v0 |
C.在t時間內(nèi),水平恒力做的功為 |
D.若水平恒力大小為2F,方向不變,物體運(yùn)動過程中的最小速度仍為 |
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科目:高中物理 來源: 題型:填空題
如圖所示,水平放置的兩平行金屬板間距為d,電壓大小為U,上板中央有孔,在孔正下方的下板表面上有一個質(zhì)量為m、電量為-q的小顆粒,將小顆粒由靜止釋放,它將從靜止被加速,然后沖出小孔,則它能上升的最大高度h = _________________。
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科目:高中物理 來源: 題型:填空題
將質(zhì)量為m的物體以速度v0以地面豎直向上拋出,運(yùn)動過程中所受空氣阻力大小恒為f。重力加速度為g。物體能夠上升的最大高度為________,落回地面時的動能比拋出時的動能減少了________________。
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科目:高中物理 來源: 題型:計算題
如圖所示,AB和CD是半徑為R=1m的1/4圓弧形光滑軌道,BC為一段長2m的水平軌道質(zhì)量為2kg的物體從軌道A端由靜止釋放,若物體與水平軌道BC間的動摩擦因數(shù)為0.1.求:
(1)物體第1次沿CD弧形軌道可上升的最大高度;
(2)物體最終停下來的位置與B點的距離。
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科目:高中物理 來源: 題型:計算題
如圖所示,一質(zhì)量為0.6kg的小物塊,靜止在光滑水平桌面上,桌面距地面高度為0.8m,用一水平向右的恒力F推動小物塊,使物體向右運(yùn)動,運(yùn)動2m后撤去恒力F,小物塊滑離桌面做平拋運(yùn)動落到地面,平拋過程的水平位移為0.8m。不計空氣阻力,重力加速度取。求:
(1)小物塊飛離桌面時的速度大小;
(2)恒力F的大小。
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科目:高中物理 來源: 題型:計算題
如圖所示,位于豎直面內(nèi)的曲線軌道的最低點B的切線沿水平方向,且與一位于同一豎直面內(nèi)、半徑R=0.40m的光滑圓形軌道平滑連接,F(xiàn)有一質(zhì)量m=0.10kg的滑塊(可視為質(zhì)點),從位于軌道上的A點由靜止開始滑下,滑塊經(jīng)B點后恰好能通過圓形軌道的最高點C。已知A點到B點的高度h=1.5m,重力加速度g=10m/s2,空氣阻力可忽略不計,求:
(1)滑塊通過圓形軌道B點時對軌道的壓力大小;
(2)滑塊從A點滑至B點的過程中,克服摩擦阻力所做的功。
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科目:高中物理 來源: 題型:計算題
某物理小組在研究過山車原理的過程中,提出了下列的設(shè)想:取一個與水平方向夾角為37°、長為L=2.0m的粗糙的傾斜軌道AB,通過水平軌道BC與豎直圓軌道相連,出口為水平軌道DE,整個軌道除AB段以外都是光滑的。其中AB與BC軌道以微小圓弧相接,如圖所示。一個小物塊以初速度,從某一高處水平拋出,到A點時速度方向恰好沿AB方向,并沿傾斜軌道滑下。已知物塊與傾斜軌道的動摩擦因數(shù)(g取10m/s2,)
(1)求小物塊的拋出點和A點的高度差;
(2)要使小物塊不離開軌道,并從水平軌道DE滑出,求豎直圓弧軌道的半徑應(yīng)該滿足什么條件?
(3)為了讓小物塊不離開軌道,并且能夠滑回傾斜軌道AB,則豎直圓軌道的半徑應(yīng)該滿足什么條件?
(4)按照(3)問的要求,小物塊進(jìn)入軌道后可以有多少次通過圓軌道上距水平軌道高為0.01m的某一點。
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科目:高中物理 來源: 題型:計算題
(18分) 如圖所示,一豎直面內(nèi)的軌道由粗糙斜面 AB 和半徑為R的光滑圓軌道 BCD組成,AB 與 BCD 相切于 B 點,C 為圓軌道的最低點,圓弧BC所對應(yīng)的圓心角θ=60°,F(xiàn)有一質(zhì)量為m的物塊(可視為質(zhì)點)從軌道 ABC 上離地面某一高度h(大小可變)處由靜止下滑,已知物塊與斜面間的動摩擦因數(shù)為,重力加速度用g表示,求:
(1)當(dāng)時,物塊滑到C點時對軌道的壓力FN;
(2)當(dāng)h為多少時,物塊恰能滑到圓軌道的最高點D;
(3)在滿足(2)問的條件下,物塊將從D點離開圓軌道,則物塊即將與軌道首次相碰時的動能為多大?
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