(16分)在豎直平面內(nèi)固定一軌道ABCO， AB段水平放置，長(zhǎng)為4 m，BCO段彎曲且光滑，軌道在O點(diǎn)的曲率半徑為1.5 m；一質(zhì)量為1.0 kg、可視作質(zhì)點(diǎn)的圓環(huán)套在軌道上，圓環(huán)與軌道AB段間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5。建立如圖所示的直角坐標(biāo)系，圓環(huán)在沿x軸正方向的恒力F作用下，從A（-7,2）點(diǎn)由靜止開始運(yùn)動(dòng)，到達(dá)原點(diǎn)O時(shí)撤去恒力F，水平飛出后經(jīng)過D（6，3）點(diǎn)。重力加速度g取10m/s2，不計(jì)空氣阻力。求：
⑴圓環(huán)到達(dá)O點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力；
⑵恒力F的大小；
⑶圓環(huán)在AB段運(yùn)動(dòng)的時(shí)間。

（1）30N，方向豎直向上  （2）F=10N   （3）

解析試題分析：(1)圓環(huán)從O到D過程中做平拋運(yùn)動(dòng)
     （1分）    （1分）   
讀圖知：x=6m、y=3m， 所以  v0=m/s              （1分） 
到達(dá)O點(diǎn)時(shí)：根據(jù)向心力公式 =          （2分） 
代入數(shù)據(jù)，得     FN=30N                             （1分） 
根據(jù)牛頓第三定律得，對(duì)軌道的壓力為30N，方向豎直向上 （1分） 
(2)圓環(huán)從A到O過程中，根據(jù)動(dòng)能定理 有
                （3分）
代入數(shù)據(jù)，得F=10N             （1分）
(3)圓環(huán)從A到B過程中，根據(jù)牛頓第二定律 有
             （2分）
根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式 有                    （2分）
代入數(shù)據(jù)，得時(shí)間s              （1分）
考點(diǎn)：本題考查牛頓運(yùn)動(dòng)定律、圓周運(yùn)動(dòng)、平拋運(yùn)動(dòng)及動(dòng)能定理

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

（12分）電阻可忽略的光滑平行金屬導(dǎo)軌長(zhǎng)s＝1.15 m，兩導(dǎo)軌間距L＝0.75 m，導(dǎo)軌傾角為30°，導(dǎo)軌上端ab接一阻值R＝1.5 Ω的電阻，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.8 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直軌道平面向上，如圖12所示．阻值r＝0.5 Ω，質(zhì)量m＝0.2 kg的金屬棒與軌道垂直且接觸良好，從軌道上端ab處由靜止開始下滑至底端，在此過程中金屬棒產(chǎn)生的焦耳熱Q1＝0.1 J．(取g＝10 m/s2)求：
(1)金屬棒在此過程中克服安培力的功W安；
(2)金屬棒下滑速度v＝2 m/s時(shí)的加速度a；
(3)為求金屬棒下滑的最大速度vm，有同學(xué)解答如下：由動(dòng)能定理，WG－W安＝ ，….由此所得結(jié)果是否正確？若正確，說明理由并完成本小題；若不正確，給出正確的解答．

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科目：高中物理 來源： 題型：計(jì)算題

如圖所示，在一輛靜止的小車上，豎直固定著兩端開口、內(nèi)徑均勻的U形管，U形管的豎直部分與水平部分的長(zhǎng)度均為l，管內(nèi)裝有水銀，兩管內(nèi)水銀面距管口均為�，F(xiàn)將U形管的左端封閉，并讓小車水平向右做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過程中U形管兩管內(nèi)水銀面的高度差恰好為。已知重力加速度為g，水銀的密度為ρ，大氣壓強(qiáng)為p0=ρgl，環(huán)境溫度保持不變，求
（�。┳蠊苤蟹忾]氣體的壓強(qiáng)p；
（ⅱ）小車的加速度a。

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科目：高中物理 來源： 題型：計(jì)算題


根據(jù)玻爾理論，電子繞氫原子核運(yùn)動(dòng)可以看作是僅在庫(kù)侖引力作用下的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，已知電子的電荷量為e，質(zhì)量為m，電子在第1軌道運(yùn)動(dòng)的半徑為r1，靜電力常量為k。
（1）電子繞氫原子核做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，可等效為環(huán)形電流，試計(jì)算電子繞氫原子核在第1軌道上做圓周運(yùn)動(dòng)的周期及形成的等效電流的大小；
（2）氫原子在不同的能量狀態(tài)，對(duì)應(yīng)著電子在不同的軌道上繞核做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，電子做圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑滿足rn=n2r1，其中n為量子數(shù)，即軌道序號(hào)，rn為電子處于第n軌道時(shí)的軌道半徑。電子在第n軌道運(yùn)動(dòng)時(shí)氫原子的能量En為電子動(dòng)能與“電子-原子核”這個(gè)系統(tǒng)電勢(shì)能的總和。理論證明，系統(tǒng)的電勢(shì)能Ep和電子繞氫原子核做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑r存在關(guān)系：Ep=-k（以無窮遠(yuǎn)為電勢(shì)能零點(diǎn)）。請(qǐng)根據(jù)以上條件完成下面的問題。
①試證明電子在第n軌道運(yùn)動(dòng)時(shí)氫原子的能量En和電子在第1軌道運(yùn)動(dòng)時(shí)氫原子的能量E1滿足關(guān)系式
②假設(shè)氫原子甲核外做圓周運(yùn)動(dòng)的電子從第2軌道躍遷到第1軌道的過程中所釋放的能量，恰好被量子數(shù)n=4的氫原子乙吸收并使其電離，即其核外在第4軌道做圓周運(yùn)動(dòng)的電子脫離氫原子核的作用范圍。不考慮電離前后原子核的動(dòng)能改變，試求氫原子乙電離后電子的動(dòng)能。

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科目：高中物理 來源： 題型：計(jì)算題

（8分）中國(guó)載人航天史上的首堂太空授課，2013年6月20日上午10時(shí)開講。神舟十號(hào)航天員在天宮一號(hào)開展基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)，為全國(guó)青少年進(jìn)行太空授課；女宇航員王亞平向同學(xué)們提出了如何測(cè)質(zhì)量的問題，大家知道質(zhì)量可以用天平測(cè)量，可是在宇宙空間怎樣測(cè)量物體的質(zhì)量呢？如圖所示是采用動(dòng)力學(xué)方法測(cè)量空間站質(zhì)量的原理圖．若已知雙子星號(hào)宇宙飛船的質(zhì)量為3200kg，其尾部推進(jìn)器提供的平均推力為900 N，在飛船與空間站對(duì)接后，推進(jìn)器工作8 s測(cè)出飛船和空間站速度變化是1.0 m/s.則：

(1)空間站的質(zhì)量為多大？
(2)在8 s內(nèi)飛船對(duì)空間站的作用力為多大？

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科目：高中物理 來源： 題型：計(jì)算題

(15分) 如圖所示，有一個(gè)可視為質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量為m＝1 kg的小物塊，從光滑平臺(tái)上的A點(diǎn)以v0＝3 m/s的初速度水平拋出，到達(dá)C點(diǎn)時(shí)，恰好沿C點(diǎn)的切線方向進(jìn)入固定在水平地面上的光滑圓弧軌道，最后小物塊滑上緊靠軌道末端D點(diǎn)的質(zhì)量為M＝3 kg的長(zhǎng)木板．已知木板上表面與圓弧軌道末端切線相平，木板下表面與水平地面之間光滑接觸，小物塊與長(zhǎng)木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.3，圓弧軌道的半徑為R＝0.5 m，C點(diǎn)和圓弧的圓心連線與豎直方向的夾角θ＝53°，不計(jì)空氣阻力，取重力加速度g＝10 m/s2.求：

(1)A、C兩點(diǎn)的高度差；
(2)小物塊剛要到達(dá)圓弧軌道末端D點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力；
(3)要使小物塊不滑出長(zhǎng)木板，木板的最小長(zhǎng)度．(sin 53°＝0.8，cos 53°＝0.6)

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科目：高中物理 來源： 題型：計(jì)算題

如圖1所示， A、B、C、D為固定于豎直平面內(nèi)的閉合絕緣軌道，AB段、CD段均為半徑R＝1.6m的半圓，BC、AD段水平，AD=BC=8m。B、C之間的區(qū)域存在水平向右的有界勻強(qiáng)電場(chǎng)，
場(chǎng)強(qiáng)E＝5×105V/m。質(zhì)量為m=4×10-3kg、帶電量q=+1×10-8C的小環(huán)套在軌道上。小環(huán)與軌道AD段
的動(dòng)摩擦因數(shù)為，與軌道其余部分的摩擦忽略不計(jì)�，F(xiàn)使小環(huán)在D點(diǎn)獲得沿軌道向左的初速度
v0=4m/s，且在沿軌道AD段運(yùn)動(dòng)過程中始終受到方向豎直向上、大小隨速度變化的力F（變化關(guān)系如
圖2）作用，小環(huán)第一次到A點(diǎn)時(shí)對(duì)半圓軌道剛好無壓力。不計(jì)小環(huán)大小，g取10m/s2。求：

（1）小環(huán)運(yùn)動(dòng)第一次到A時(shí)的速度多大？
（2）小環(huán)第一次回到D點(diǎn)時(shí)速度多大？
（3）小環(huán)經(jīng)過若干次循環(huán)運(yùn)動(dòng)達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，此時(shí)到達(dá)D點(diǎn)時(shí)速度應(yīng)不小于多少？

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科目：高中物理 來源： 題型：計(jì)算題

如圖，水平勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度為E，一個(gè)帶電小球質(zhì)量為m，輕質(zhì)的絕緣細(xì)線長(zhǎng)為L(zhǎng)，靜止時(shí)小球位于A點(diǎn)，細(xì)線與豎直方向成37°角，重力加速度為g，（sin370=0.6；cos370=0.8）求：

（1）小球帶何種電荷？電荷量多少？
（2）現(xiàn)將小球拉回到豎直方向（圖中B點(diǎn)），后由靜止釋放，小球通過A點(diǎn)位置時(shí)的速度大小是多少？
（3）若將小球到水平方向（圖中C點(diǎn)）由靜止釋放，則小球通過A點(diǎn)位置時(shí)細(xì)線對(duì)小球的拉力為多大？

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科目：高中物理 來源： 題型：計(jì)算題

（13分）如圖所示是游樂場(chǎng)中過山車的實(shí)物圖片，可將過山車的一部分運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)化為圖中的模型圖。模型圖中光滑圓形軌道的半徑R＝8.0m，該光滑圓形軌道固定在傾角為θ＝37°斜軌道面上的Q點(diǎn)，圓形軌道的最高點(diǎn)A與傾斜軌道上的P點(diǎn)平齊，圓形軌道與斜軌道之間圓滑連接�，F(xiàn)使質(zhì)量為m的小車（視作質(zhì)點(diǎn)）從P點(diǎn)以一定的初速度v0=12m/s沿斜面向下運(yùn)動(dòng)，不計(jì)空氣阻力，取g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8。若小車恰好能通過圓形軌道的最高點(diǎn)A處，則：

（1）小車在A點(diǎn)的速度為多大？（結(jié)果用根式表示）
（2）小車在圓形軌道運(yùn)動(dòng)時(shí)對(duì)軌道的最大壓力為多少？
（3）求斜軌道面與小車間的動(dòng)摩擦因數(shù)多大？（結(jié)果用分?jǐn)?shù)表示）

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同步練習(xí)冊(cè)答案