如圖所示，質(zhì)量為4千克的小圓環(huán)穿在半徑為0.5m的光滑圓形豎直軌道上，現(xiàn)用大小為30N、方向始終保持水平向右的力F作用在位于圓形軌道最低點A處的小圓環(huán)上，小圓環(huán)從靜止開始沿軌道向上運動．則小圓環(huán)在向上運動過程中達(dá)到的最大動能為
5
5
J，小圓環(huán)到達(dá)的最高點與最低點A的高度差為
0.36
0.36
m．（g取10m/s2）
分析：由于小圓環(huán)恰好經(jīng)過圓環(huán)形軌道上等效最低點時，重力和F的合力沿半徑離開圓心時，圓環(huán)的動能最大．根據(jù)力的合成確定等效最低點的位置，再運用動能定理得出最大動能；
當(dāng)圓環(huán)的速度為零時，到達(dá)最高點，根據(jù)動能定理求解最高點與最低點A的高度差．
解答：解：設(shè)圓環(huán)運動到B點時，重力和F的合力沿半徑離開圓心，B點為等效的最低點，此位置小圓環(huán)的動能最大．設(shè)B與圓心連線與豎直方向的夾角為α
則 tanα=
F
mg
=
3
4
，則得sinα=
3
5
，cosα=
4
5

圓環(huán)從A到B的過程，由動能定理得：Ek=-mgR（1-cosα）+FRsinα
代入解得，最大動能為Ek=5J
當(dāng)圓環(huán)的速度為零時，到達(dá)最高點，設(shè)最高點與圓心連線與豎直方向的夾角為θ
根據(jù)動能定理得：FRsinθ-mgR（1-cosθ）=0
最高點與最低點A的高度差為h=R（1-cosθ）
聯(lián)立解得h=0.36m
故答案為：5，0.36
點評：本題是動能定理和臨界條件的綜合應(yīng)用，可采用類比的方法，將圓環(huán)的運動與單擺運動比較，找到等效最低點．
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：

（1）如圖所示為某同學(xué)“探究彈簧彈力跟伸長的關(guān)系”的實驗裝置圖，所用鉤碼的重力相當(dāng)于對彈簧提供了向右的恒定的拉力．
精英家教網(wǎng)
（Ⅰ）實驗的步驟如下：
①把細(xì)繩和彈簧的小環(huán)結(jié)好，讓細(xì)繩跨過定滑輪，并結(jié)好細(xì)繩套．
②從刻度尺上讀出彈簧左側(cè)結(jié)點到小環(huán)結(jié)點的距離（即原長）．
③在細(xì)繩套上掛上1個已知質(zhì)量的鉤碼，待
 
到穩(wěn)定時，從刻度尺上讀出彈簧的長度，再計算此時的伸長量，和鉤碼的質(zhì)量一并填入列表．
④換上2個、3個、4個、5個鉤碼掛上細(xì)繩套；重復(fù)③的步驟，得到五組數(shù)據(jù)．
⑤以彈力（鉤碼質(zhì)量換算過來）為縱坐標(biāo)，以
 
為橫坐標(biāo)，根據(jù)所測數(shù)據(jù)在坐標(biāo)紙上描點，作出一條平滑的直線，歸納出實驗的結(jié)論．
（Ⅱ）如圖是彈簧彈力F與彈簧伸長量x的F-x圖線，由此可彈得到結(jié)論：彈力F與彈簧伸長量x為
 
關(guān)系．圖線不過原點的原因是由于
 
．
（2）在測定一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)電阻的實驗中，實物擺放的位置如圖所示．
①請用筆畫線代替導(dǎo)線將實物圖中未完成的3條連接線連接好．
②根據(jù)所連的圖說明在開關(guān)S閉合之前，滑動變阻器的觸頭P應(yīng)放
 
端．
③如果把干電池?fù)Q成內(nèi)阻約幾千歐姆的水果電池，按上面連接的電路進行實驗測量，則電壓表的
 
引起的誤差將大大增加，這時必須把電壓表改為并聯(lián)在
 
上才能減小誤差．

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科目：高中物理 來源： 題型：閱讀理解

（1）用多用電表測量阻值約十幾千歐的電阻Rx．S為電表的選擇開關(guān)，P為歐姆擋調(diào)零旋鈕．
①從以下給出的操作步驟中，選擇必要的步驟，并排出合理順序：
 
．
（填步驟前的字母）
A．旋轉(zhuǎn)s至歐姆擋“×lk”
B．旋轉(zhuǎn)s至歐姆擋“×100”
C．旋轉(zhuǎn)S至“OFF”，并拔出兩表筆
D．將兩表筆分別連接到Rx，的兩端，
讀出阻值后，斷開兩表筆
E．將兩表筆短接，調(diào)節(jié)P使指針對準(zhǔn)刻度盤上歐姆擋的零刻度，斷開兩表筆
②按正確步驟測量時，指針指在圖1示位置，Rx的測量值為
 
 kΩ．精英家教網(wǎng)
（2）某實驗小組在“探究加速度與物體受力的關(guān)系”實驗中，設(shè)計出如下的實驗方案，其實驗裝置如圖所示．已知小車質(zhì)量
M=214.6g，砝碼盤質(zhì)量mo=7.5g，所使用的打點計時器交流電頻率f=50Hz．其實驗步驟是：
 

A．按圖2中所示安裝好實驗裝置；
B．調(diào)節(jié)長木板的傾角，輕推小車后，
使小車能沿長木板向下做勻速運動；
C．取下細(xì)繩和砝碼盤，記下砝碼盤中砝碼的質(zhì)量m；
D．先接通電源，再放開小車，打出一條紙帶，由紙帶求得小車的加速度a；
E．重新掛上細(xì)繩和砝碼盤，改變砝碼盤中砝碼質(zhì)量，重復(fù)B-D步驟，求得小車在不同合外力F作用下的加速度．
次數(shù) 1 2 3 4 5
砝碼盤中砝碼的質(zhì)量m/g 10 20 30 40 50
砝碼盤中砝碼的重力G/N 0.10 0.20 0.29 0.39 0.49
小車的加速度a/m?s-2 0.77 1.44 1.84 2.38 2.75
回答以下問題：
①按上述方案做實驗，是否要求砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量？
 
（填“是”或“否”）．
②實驗中打出的一條紙帶如圖3所示，由該紙帶可求得小車的加速度a=
 
 m/s2．
③某同學(xué)將有關(guān)數(shù)據(jù)填人他所設(shè)計的表格中，并根據(jù)表中的數(shù)據(jù)畫出a一F圖象（如圖4）．造成圖線不過坐標(biāo)原點的一條最主要原因是
 
，從該圖線延長線與橫軸的交點可求出的物理量是
 
，其大小是
 
．

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科目：高中物理 來源： 題型：

精英家教網(wǎng)每年全國由于行人不遵守交通規(guī)則而引發(fā)的交通事故上萬起，死亡上千人．只有科學(xué)設(shè)置交通管制，人人遵守交通規(guī)則，才能保證行人的生命安全．如圖所示，停車線AB與前方斑馬線邊界CD間的距離為29m．質(zhì)量8×103kg、車長7m的卡車以18m/s的速度向北勻速行駛，當(dāng)卡車前端剛駛過停車線AB，該車前方的機動車交通信號燈由綠燈變黃燈．
（1）若此時前方C處人行橫道路邊等待的行人就搶先過馬路，卡車司機發(fā)現(xiàn)行人，立即制動，卡車受到阻力做勻減速直線運動，阻力大小為2.4×104N．求卡車的制動距離；
（2）若人人遵守交通規(guī)則，該車將不受影響地駛過前方斑馬線邊界CD．為確保行人安全，D處人行橫道信號燈應(yīng)該在南北向機動車信號燈變黃燈后至少多久變?yōu)榫G燈？

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科目：高中物理 來源： 題型：閱讀理解

(1)某興趣小組為測一遙控電動小車的額定功率，進行了如下實驗：

①用天平測出電動小車的質(zhì)量為0.4 kg；

②將電動小車、紙帶和打點計時器按如圖甲所示安裝；

③接通打點計時器(其打點時間間隔為0.02 s)；

④使電動小車以額定功率加速運動，達(dá)到最大速度一段時間后關(guān)閉小車電源，待小車靜止時再關(guān)閉打點計時器(設(shè)小車在整個過程中所受的阻力恒定)。

在上述過程中，打點計時器在紙帶上所打的部分點跡如圖乙所示(圖中長度單位：cm)。

請你分析紙帶數(shù)據(jù)，回答下列問題(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)：

①該電動小車運動的最大速度為____________m／s；

②該電動小車在勻減速運動的加速度大小為___________m／s2；

③該電動小車的額定功率為__________W。

(2)為了測量一個量程為3.0 V電壓表的內(nèi)阻Rv，(約幾千歐)，某同學(xué)采用了如圖所示的電路(部分實物電路已連好)，利用“半偏法”進行測量，電路中電阻箱R0的最大值為9 999 Ω，滑動變阻器R的最大阻值為50 Ω。

①按圖示電路將所給的實物測量電路補充完整。

②該同學(xué)測量電壓表的內(nèi)阻時，其實驗步驟為：

A.將電阻箱R0的阻值調(diào)到零                  B.閉合開關(guān)S

C.連接好電路，注意斷開開關(guān)s              D.把滑動變阻器R的滑片P滑到b端

E.調(diào)節(jié)電阻箱R0的阻值，使電壓表的示數(shù)為1.5 V

F.調(diào)節(jié)滑動變阻器R，使電壓表的示數(shù)為3.0 V

G.記下此時電阻箱R0的阻值

以上實驗步驟合理的順序為__________。(填寫字母)

③若所記電阻箱R0的阻值為3 500 Ω，則用此法測得的電壓表內(nèi)阻是___________kΩ。

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同步練習(xí)冊答案