如圖所示,從A點以v0=4m/s的水平速度拋出一質(zhì)量m=lkg的小物塊(可視為質(zhì)點),當物塊運動至B點時,恰好沿切線方向進入光滑圓弧軌道BC,經(jīng)圓孤軌道后滑上與C點等高、靜止在粗糙水平面的長木板上,圓弧軌道C端切線水平。已知長木板的質(zhì)量M=4kg,A、B兩點距C點的高度分別為H=0.6m、h=0.15m,R=0.75m,物塊與長木板之間的動摩擦因數(shù)μ1=0.5,長木板與地面間的動摩擦因數(shù)μ2=0.2。g取10m/s2,求:
(1)小物塊運動至B點時的速度大小和方向;
(2)小物塊滑動至C點時,對圓弧軌道C點的壓力;
(3)長木板至少為多長,才能保證小物塊不滑出長木板?
(1)5m/s,與水平方向成37°角斜向下(2)47.3N,向下(3)2.8m
解析試題分析:(1)物塊做平拋運動:H-h=gt2
設(shè)到達C點時豎直分速度為vy則:vy=gt
v1==v0=5m/s
方向與水平面的夾角為θ,tanθ==,即θ=37°
(2)從A至C點,由動能定理得mgH= ①
設(shè)C點受到的支持力為FN,則有FN-mg=
由①式可得v2=2m/s
所以:FN=47.3 N
根據(jù)牛頓第三定律可知,物塊m對圓弧軌道C點的壓力大小為47.3N,方向向下
(3)由題意可知小物塊m對長木板的摩擦力f=μ1mg=5N
長木板與地面間的最大靜摩擦力近似等于滑動摩擦力f′=μ2(M+m)g=10N
因f<f′,所以小物塊在長木板上滑動時,長木板靜止不動
小物塊在長木板上做勻減速運動,至長木板右端時速度剛好為0
則長木板長度至少為l==2.8m。
考點:平拋運動與圓周運動的組合,動能定理、牛頓定律
科目:高中物理 來源: 題型:計算題
跳水運動員從高于水面H=10m的跳臺自由落下。假設(shè)運動員的質(zhì)量m=60kg,其體形可等效為一長度L=1.0m、直徑d=0.3m的圓柱體。略去空氣阻力。運動員入水后,水的等效阻力F作用于圓柱體的下端面,F(xiàn)的量值隨入水深度Y變化的函數(shù)曲線如圖所示。該曲線可近似看作橢圓的一部分,該橢圓的長、短軸分別與坐標軸OY 和OF重合。橢圓與Y軸相交于Y=h處,與F軸相交于處。為了確保運動員的安全,試計算:
水池中水的深度h至少應(yīng)等于多少。(提示:橢圓面積,a、b分別為長半軸和短半軸)
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科目:高中物理 來源: 題型:計算題
(15分)如圖,A、B、C三板平行,B板延長線與圓切于P點, C板與圓切于Q點。離子源產(chǎn)生的初速為零、帶電量為q、質(zhì)量為m的正離子被電壓為U0的加速電場加速后沿兩板間中點垂直射入勻強偏轉(zhuǎn)電場,偏轉(zhuǎn)后恰從B板邊緣離開電場,經(jīng)過一段勻速直線運動,進入半徑為r的圓形勻強磁場,偏轉(zhuǎn)后垂直C板打在Q點。(忽略粒子所受重力)(,,偏轉(zhuǎn)電場極板長、板間距,)求:
(1)偏轉(zhuǎn)電壓U;
(2)粒子進入磁場時速度的大小及速度與B板的夾角;
(3)磁感應(yīng)強度B的大小。
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科目:高中物理 來源: 題型:計算題
(20分)如圖所示,光滑絕緣水平面的上方空間被豎直的分界面MN分隔成兩部分,左側(cè)空間有一水平向右的勻強電場,場強大小,右側(cè)空間有長為R=0.114m的絕緣輕繩,繩的一端固定于O點,另一端拴一個質(zhì)量為m小球B在豎直面內(nèi)沿順時針方向做圓周運動,運動到最低點時速度大小vB=10m/s(小球B在最低點時與地面接觸但無彈力)。在MN左側(cè)水平面上有一質(zhì)量也為m,帶電量為的小球A,某時刻在距MN平面L位置由靜止釋放,恰能與運動到最低點的B球發(fā)生正碰,并瞬間粘合成一個整體C。(取g=10m/s2)
(1)如果L=0.2m,求整體C運動到最高點時的速率。(結(jié)果保留1位小數(shù))
(2)在(1)條件下,整體C在最高點時受到細繩的拉力是小球B重力的多少倍?(結(jié)果取整數(shù))
(3)若碰后瞬間在MN的右側(cè)空間立即加上一水平向左的勻強電場,場強大小,當L滿足什么條件時,整體C可在豎直面內(nèi)做完整的圓周運動。(結(jié)果保留1位小數(shù))
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科目:高中物理 來源: 題型:計算題
(12分)如圖所示,在豎直平面內(nèi)一個帶正電的小球質(zhì)量為m,所帶的電荷量為q,用一根長為L不可伸長的絕緣細線系在一勻強電場中的O點.勻強電場方向水平向右,分布的區(qū)域足夠大.現(xiàn)將帶正電小球從O點右方由水平位置A點無初速度釋放,小球到達最低點B時速度恰好為零.
(1)求勻強電場的電場強度E的大小;
(2)若小球從O點的左方由水平位置C點無初速度釋放,則小球到達最低點B所用的時間t是多少?
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科目:高中物理 來源: 題型:計算題
(20分)如圖,光滑絕緣小平臺距水平地面高H=0.80m,地面與豎直絕緣光滑圓形軌道在A點連接,A點距豎直墻壁s=0.60m,整個裝置位于水平向右的勻強電場中,F(xiàn)將一質(zhì)量m=0.1kg,電荷量q=10-3C的正電荷小球(可視為質(zhì)點)從平臺上端點N由靜止釋放,離開平臺N后,恰好切入半徑為R=0.4m的絕緣光滑圓形軌道,并沿軌道運動到P點射出。圖中O點是圓軌道的圓心,BC分別是原先軌道的最低和最高點,AO、BO間夾角為53°。(取g=10m/s2,sin53°=0.8,cos53°=0.6)求:
(1)電場強度E的大;
(2)小球到A點的速度大小和方向;
(3)小球?qū)壍雷畲髩毫Α?/p>
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科目:高中物理 來源: 題型:計算題
如圖所示,某空間有一豎直向下的勻強電場,電場強度E=1.0×102V/m,一塊足夠大的接地金屬板水平放置在勻強電場中,在金屬板的正上方高度h=0.80 m的a處有一粒子源,盒內(nèi)粒子以v0=2.0×102m/s初速度向水平面以下的各個方向均勻放出質(zhì)量為m=2.0×10-15kg、電荷量為q=+10-12C的帶電粒子,粒子最終落在金屬板b上。若不計粒子重力,求:(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)
(1)粒子源所在處a點的電勢;
(2)帶電粒子打在金屬板上時的動能;
(3)從粒子源射出的粒子打在金屬板上的范圍(所形成的面積);若使帶電粒子打在金屬板上的范圍減小,可以通過改變哪些物理量來實現(xiàn)?
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科目:高中物理 來源: 題型:計算題
如圖所示的電路中,兩平行金屬板A、B水平放置,兩板間的距離d = 40cm.電源電動勢E = 24V,內(nèi)電阻r = 1Ω,電阻R = 15Ω.閉合開關(guān)S,待電路穩(wěn)定后,將一帶正電的小球從B板小孔以初速度v0 =" 4" m/s豎直向上射入板間.若小球帶電量為q = 1×10-2 C,質(zhì)量為m = 2×10-2 kg,不考慮空氣阻力.那么,滑動變阻器接入電路的阻值為多大時,小球恰能到達A板?此時,電源的輸出功率是多大?(取g ="10" m/s2)
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科目:高中物理 來源: 題型:計算題
(14分)如圖裝置,AB段為傾角為37°的粗糙斜面,動摩擦因數(shù)μ1為0.25,BC、CE段光滑,CD為一光滑的圓形軌道,半徑R="0." 32m,物體在C點能順利進出圓形軌道而不損失機械能。EF為一逆時針勻速轉(zhuǎn)動的足夠長的傳送帶,動摩擦因數(shù)μ2為0.2,F(xiàn)從AB面上距地面H處輕輕放上一質(zhì)量m=1kg的小物塊(視為質(zhì)點)。物塊經(jīng)過CD軌道后滑向傳送帶。取,sin370=0.6,cos370=0.8。
1、現(xiàn)將物體從H=2.7m處釋放,求①第一次經(jīng)過B點時的速度大小,②第一次經(jīng)過D點時軌道對物塊的壓力大小。
2、若傳送帶的速度為v=5m/s。物體仍從H=2.7m處釋放,試計算說明物體能否兩次通過最高點D?若能通過,請計算第二次通過最高點D點時軌道對物塊的壓力大小。
3、若傳送帶速度大小可在釋放物塊前預(yù)先調(diào)節(jié)。將物體從H=2.7m處釋放,從釋放到第二次進入圓軌道過程的過程中,試分析物塊和各接觸面摩擦至少要產(chǎn)生多少熱量才能保證物體能夠兩次到達D點?
4、現(xiàn)將傳送帶速度調(diào)節(jié)至一足夠大速度值,將物體從AB某處釋放后,第10次進入圓軌道時仍不脫離圓軌道,試分析釋放物塊的高度有何要求?
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