【題目】如圖甲所示,固定的光滑半圓軌道的直徑PQ沿豎直方向,其半徑R的大小可以連續(xù)調(diào)節(jié),軌道上裝有壓力傳感器,其位置N始終與圓心O等高。質(zhì)量M=1kg、長度L=3m的小車靜置在光滑水平地面上,小車上表面與P點(diǎn)等高,右端與P點(diǎn)的距離s=2m,一質(zhì)量m=2kg的小滑塊以v0=6m/s的水平初速度從左端滑上小車,小車與墻壁碰撞后小車立即停止運(yùn)動。在R取不同值時(shí),壓力傳感器讀數(shù)F的關(guān)系如圖乙所示,已知小滑塊與小車表面的動摩擦因數(shù)μ=0.2,取重力加速度求:

(1)小滑塊到達(dá)P點(diǎn)時(shí)的速度v1;

(2)圖乙中ab的值;

(3)的情況下,小滑塊落在小車上的位置與小車左端的最小距離xmin。

【答案】(1) (2),b=40N (3)

【解析】(1)小滑塊滑上小車后將做勻減速直線運(yùn)動,小車將做勻加速直線運(yùn)動,設(shè)小滑塊加速度大小為a1,小車加速度為a2,由牛頓第二定律可得:

對小滑塊有①,對小車有;

設(shè)小車與小滑塊經(jīng)歷時(shí)間t后速度相等,則有

小滑塊的位移④,小車的位移⑤,代入數(shù)據(jù)解得

由于,說明小車與墻壁碰撞時(shí)小滑塊恰好與小車共速并到達(dá)小車右端,即小滑塊到達(dá)P點(diǎn)的速度

(2)設(shè)小滑塊到達(dá)N點(diǎn)時(shí)的速度設(shè)為,則有

P點(diǎn)到N點(diǎn)過程中,由機(jī)械能守恒定律有

由⑧⑨式得,故b=2mg=40N,

式,結(jié)合圖乙可知,圖像的斜率

(3)設(shè)小滑塊恰能經(jīng)過半圓軌道最高點(diǎn)Q時(shí)的軌道半徑為R,此時(shí)經(jīng)過Q點(diǎn)的速度為,則有

PQ點(diǎn)過程中,由機(jī)械能守恒可得

解得R=0.32m,即

可見在的情況下,小滑塊在半圓軌道運(yùn)動過程中始終不會脫離軌道

式可知

小滑塊離開Q點(diǎn)后做平拋運(yùn)動至到達(dá)小車的過程中,有

,當(dāng)R=0.2m時(shí)x有最大值

小滑塊落在小車上的位置與小車左端的最小距離

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】在如圖所示的電路中,E為電源電動勢,r為電源內(nèi)阻,R1R3均為定值電阻,R2為滑動變阻器.當(dāng) R2的滑動觸頭在a端時(shí)合上開關(guān)S,三個電表A1、A2V的示數(shù)分別用I1,I2U表示.現(xiàn)將R2的滑動觸點(diǎn)向b端移動,則三個電表示數(shù)的變化情況是(

A. I1減小,I2不變,U減小

B. 電壓表的變化量與總電流變化量的比值變小

C. 電源的總功率增大,電源內(nèi)部損耗的功率也增大

D. 電源的輸出功率減少,效率也降低

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】在測定玻璃的折射率實(shí)驗(yàn)時(shí)

(1)下列說法正確的是_____

A.入射角越大,誤差越小

B.在白紙上放好玻璃磚后,用鉛筆貼著光學(xué)面畫出界面

C.實(shí)驗(yàn)時(shí)即可用量角器,也可用圓規(guī)和直尺等工具進(jìn)行測量

D.判斷像與針是否在同一直線時(shí),應(yīng)該觀察大頭針的頭部

(2)小時(shí)同學(xué)在插針時(shí)玻璃磚的位置如圖1所示。根據(jù)插針與紙上已畫的界面確定入射點(diǎn)與出射點(diǎn),依據(jù)上述操作所測得的折射率_________(填偏大”、“偏小不變”)

(3)小明同學(xué)經(jīng)正確操作后,在紙上留下四枚大頭針的位置P1、P2P3、P4,ABCD是描出的下班磚的兩個邊,如圖2所示,請?jiān)诖痤}紙上畫出光路圖________。

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】在利用單擺測定重力加速度的實(shí)驗(yàn)中:

(1)實(shí)驗(yàn)中,需要用到繩子,球,計(jì)時(shí)器以及尺子等,下列給出了一些選擇,你認(rèn)為相對合適的器材是______________.(填寫序號)

A.1米長細(xì)線 B.1 米長粗線 C.10厘米細(xì)線

D.泡沫塑料小球 E.小鐵球 

F.秒表 G.時(shí)鐘 

H.厘米刻度米尺 I.毫米刻度米尺

(2)實(shí)驗(yàn)中,測出不同擺長L對應(yīng)的周期值T,作出T2L圖象,如圖所示,T2L的關(guān)系式是T2__,利用圖線上任兩點(diǎn)A、B的坐標(biāo)(x1,y1)、(x2,y2)可求出圖線斜率k,再由k可求出g_____.

(3)在實(shí)驗(yàn)中,若測得的g值偏小,可能是下列原因中的_____

A.計(jì)算擺長時(shí),只考慮懸線長度,而未加小球半徑

B.測量周期時(shí),將n次全振動誤記為n1次全振動

C.計(jì)算擺長時(shí),將懸線長加小球直徑

D測量周期時(shí),將n次全振動誤記為n-1次全振動

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】在光滑水平面上有三個完全相同的小球,它們成一條直線,2、3小球靜止并靠在一起,1球以速度v0射向它們,如圖所示.設(shè)碰撞中不損失機(jī)械能,則碰后三個小球的速度可能是(  )

A. v1v2v3v0

B. v10v2v3v0

C. v10,v2v3v0

D. v1v20,v3v0

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】光滑水平面上,兩個質(zhì)量相等的小球A、B沿同一直線同向運(yùn)動(B在前),已知碰前兩球的動量分別為pA=12kg·m/s、pB=8kg·m/s,碰后它們動量的變化分別為△pA、△pB.下列數(shù)值不可能正確的是( 。

A. pA=﹣2kg·m/s、△pB=2kg·m/s B. pA=﹣3kg·m/s、△pB=3kg·m/s

C. pA=﹣4kg·m/s、△pB=4kg·m/s D. pA=﹣5kg·m/s、△pB=5kg·m/s

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】A,B兩球在光滑水平面上沿同一直線運(yùn)動,A球動量為PA=5kgm/s,B球動量為PB=7kgm/s;當(dāng)A球追上B球時(shí)發(fā)生碰撞,則碰后A、B兩球的動量可能是()

A. pA=3kgm/s、pB=9kgm/s B. pA=6kgm/s、pB=6kgm/s

C. pA=﹣2kgm/s、pB=14kgm/s D. pA=﹣5kgm/s、pB=17kgm/s

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】物體A、B的位移-時(shí)間圖像如圖所示,由圖可知(

A. 5s內(nèi)A、B的平均速度相等

B. 5s內(nèi)兩物體的位移相同,5sA、B相遇

C. 從第3s起,兩物體運(yùn)動方向相同,且

D. 兩物體由同一位置開始運(yùn)動,但物體AB3s才開始運(yùn)動

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】在點(diǎn)電荷的電場中,一個粒子通過時(shí)的軌跡如圖實(shí)線所示, 、為兩個等勢面,則下列判斷中正確的是(

A. 一定為正電荷

B. 運(yùn)動中,電場力對粒子先做正功再做負(fù)功

C. 粒子經(jīng)過兩等勢面的動能一定大于

D. 粒子在兩等勢面上的電勢能一定大于

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