【題目】如圖甲所示，一長為l=1m的輕繩，一端穿在過O點(diǎn)的水平轉(zhuǎn)軸上，另一端固定一質(zhì)量為m=0.2kg的小球，整個(gè)裝置繞O點(diǎn)在豎直面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)．給系統(tǒng)輸入能量，使小球通過最高點(diǎn)的速度不斷加快，通過測量作出小球通過最高點(diǎn)時(shí)，繩對小球的拉力F與小球在最高點(diǎn)動(dòng)能Ek的關(guān)系如圖乙所示，重力加速度g=10m/s2 ， 不考慮摩擦和空氣阻力，請分析并回答以下問題：

（1）若要小球能做完整的圓周運(yùn)動(dòng)，對小球過最高點(diǎn)的速度有何要求？（用題中給出的字母表示）
（2）請根據(jù)題目及圖象中的條件，求出圖乙中b點(diǎn)所示狀態(tài)小球的動(dòng)能；
（3）當(dāng)小球達(dá)到圖乙中b點(diǎn)所示狀態(tài)時(shí)，立刻停止能量輸入．之后的運(yùn)動(dòng)過程中，在繩中拉力達(dá)到最大值的位置時(shí)輕繩繃斷，求繃斷瞬間繩中拉力的大�。�

【答案】
（1）解：小球剛好通過最高點(diǎn)做完整圓運(yùn)動(dòng)要求在最高點(diǎn)受力滿足：mg=m ，

因此小球過最高點(diǎn)的速度要滿足：v≥ ．

答：若要小球能做完整的圓周運(yùn)動(dòng)，對小球過最高點(diǎn)的速度滿足：v≥ ；


（2）解：小球在最高點(diǎn)時(shí)有：mg+F=m 又因?yàn)椋篍K= mv2，

由圖可知，b點(diǎn)時(shí)F=4.0N，

解得：EK=3.0J；

答：外界對此系統(tǒng)做的功為3.0J；


（3）解：在停止能量輸入之后，小球在重力和輕繩拉力作用下在豎直面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過程中機(jī)械能守恒．當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)，繩中拉力達(dá)到最大值．

設(shè)小球在最低點(diǎn)的速度為v，對從b狀態(tài)開始至達(dá)到最低點(diǎn)的過程應(yīng)用機(jī)械能守恒定律，有：mg2l= mv2﹣EKb；

設(shè)在最低點(diǎn)繩中拉力為Fm，由牛頓第二定律有：Fm﹣mg=m ，

兩式聯(lián)立解得：Fm=16N，

即：繃斷瞬間繩中拉力的大小為16N．

答：繃斷瞬間繩中拉力的大小為16N．


【解析】（1）在最高點(diǎn)，由牛頓第二定律可求小球能做完整的圓周運(yùn)動(dòng)滿足的條件；（2）在最高點(diǎn)，由牛頓第二定律并結(jié)合圖象信息可求小球質(zhì)量和擺線長度；由圖象得斜率，根據(jù)動(dòng)能定理求外界對系統(tǒng)做的功；（3）應(yīng)用機(jī)械能守恒定律和牛頓第二定律求繃斷瞬間繩中拉力的大�。�
【考點(diǎn)精析】本題主要考查了向心力和功能關(guān)系的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，需要掌握向心力總是指向圓心，產(chǎn)生向心加速度，向心力只改變線速度的方向，不改變速度的大�。幌蛐牧κ歉鶕�(jù)力的效果命名的.在分析做圓周運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)受力情況時(shí)，千萬不可在物體受力之外再添加一個(gè)向心力；當(dāng)只有重力（或彈簧彈力）做功時(shí)，物體的機(jī)械能守恒；重力對物體做的功等于物體重力勢能的減少:W G =E p1 -E p2；合外力對物體所做的功等于物體動(dòng)能的變化:W 合 =E k2 -E k1 （動(dòng)能定理）；除了重力（或彈簧彈力）之外的力對物體所做的功等于物體機(jī)械能的變化:W F =E 2 -E 1才能正確解答此題．

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】如圖所示為某同學(xué)所安裝的“探究牛頓第二定律”的實(shí)驗(yàn)裝置，用來探究小車加速度與小車質(zhì)量的關(guān)系．

（1）若在圖甲所示狀態(tài)下開始做實(shí)驗(yàn)，請從該同學(xué)的裝置和操作中指出兩項(xiàng)存在的問題或錯(cuò)誤①_____②_____

（2）改正錯(cuò)誤裝置后，實(shí)驗(yàn)打出一條紙帶，圖乙是該紙帶的一部分，紙帶上A、B、C為三個(gè)相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為T，AB間距離為x1，AC間距離為x2，根據(jù)以上信息，在打下點(diǎn)跡B時(shí)，小車運(yùn)動(dòng)的速度vB=_____；小車做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的加速度a=_____．

（3）此同學(xué)借用“探究牛頓第二定律”的裝置，還能進(jìn)行哪些測量或探究實(shí)驗(yàn)_____．

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示,“旋轉(zhuǎn)秋千”中的兩個(gè)座椅A、B質(zhì)量相等,通過相同長度的纜繩懸掛在旋轉(zhuǎn)圓盤上。不考慮空氣阻力的影響,當(dāng)旋轉(zhuǎn)圓盤繞豎直的中心軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),下列說法正確的是(　　)

A. A的速度比B的小

B. A與B的向心加速度大小相等

C. 懸掛A、B的纜繩與豎直方向的夾角相等

D. 懸掛A的纜繩所受的拉力比懸掛B的小

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，在光滑水平面上有一物體，它的左端接連著一輕彈簧，彈簧的另一端固定在墻上，在力F作用下物體處于靜止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)撤去力F后，物體將向右運(yùn)動(dòng)，在物體向右運(yùn)動(dòng)的過程中，下列說法正確的是（ ）

A.彈簧的彈性勢能逐漸減少
B.物體的機(jī)械能不變
C.物體的動(dòng)能逐漸增大
D.彈簧的彈性勢能先減少后增加

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示為某同學(xué)研究“在外力一定的條件下，物體的加速度與其質(zhì)量間的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖．

（1）實(shí)驗(yàn)中，需要補(bǔ)償打點(diǎn)計(jì)時(shí)器對小車的阻力及其它阻力：小車放在木板上，后面固定一條紙帶，紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器．把木板一端墊高，調(diào)節(jié)木板的傾斜度，使小車在不受繩的拉力時(shí)能拖動(dòng)紙帶沿木板做運(yùn)動(dòng)．
（2）實(shí)驗(yàn)中，為了保證砂和砂桶所受的重力近似等于使小車做勻加速運(yùn)動(dòng)的拉力，砂和砂桶的總質(zhì)量m與小車和車上砝碼的總質(zhì)量M之間應(yīng)滿足的條件是 ． 這樣，在改變小車上砝碼的質(zhì)量時(shí)，只要砂和砂桶質(zhì)量不變，就可以認(rèn)為小車所受拉力幾乎不變．
（3）我們根據(jù)日常經(jīng)驗(yàn)和觀察到的事實(shí)，首先猜想物體的加速度a與它的質(zhì)量M有最簡單的關(guān)系：a∝ ．如果這個(gè)猜想是正確的，那么，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以a為縱坐標(biāo)、 為橫坐標(biāo)作出的圖象，應(yīng)該是 ．

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示.輪O1、O3固定在同一轉(zhuǎn)軸上，輪O1、O2用皮帶連接且不打滑.在O1、O2 、O3三個(gè)輪的邊緣各取一點(diǎn)A、B、C，已知三個(gè)輪的半徑比r1∶r2∶r3=2∶1∶1 ，求：

(1) A、B、C三點(diǎn)的線速度大小之比vA：vB：vC

(2) A、B、C三點(diǎn)的角速度之比ωA：ωB：ωC

(3) A、B、C三點(diǎn)的向心加速度大小之比aA：aB：aC

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】在豎直平面內(nèi)有一個(gè)粗糙的 圓弧軌道，其半徑R=0.4m，軌道的最低點(diǎn)距地面高度h=0.8m．一質(zhì)量m=0.1kg的小滑塊從軌道的最高點(diǎn)由靜止釋放，到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)以一定的水平速度離開軌道，落地點(diǎn)距軌道最低點(diǎn)的水平距離x=0.8m．空氣阻力不計(jì)，g取10m/s2 ， 求：

（1）小滑塊離開軌道時(shí)的速度大��；
（2）小滑塊運(yùn)動(dòng)到軌道最低點(diǎn)時(shí)，對軌道的壓力大��；
（3）小滑塊在軌道上運(yùn)動(dòng)的過程中，克服摩擦力所做的功．

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】某區(qū)域的電場線分布如圖所示，a、b是電場中的兩點(diǎn)，下列說法中錯(cuò)誤的是（ ）

A.正點(diǎn)電荷在a、b兩點(diǎn)受到的電場力方向必定與該點(diǎn)場強(qiáng)方向一致
B.將正點(diǎn)電荷由a點(diǎn)靜止釋放，僅在電場力作用下運(yùn)動(dòng)，該點(diǎn)電荷的軌跡可能與電場線一致
C.一個(gè)點(diǎn)電荷放在a點(diǎn)受到的電場力比放在b點(diǎn)時(shí)受到電場力大
D.a點(diǎn)的電場強(qiáng)度一定比b點(diǎn)的電場強(qiáng)度大

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，將直徑為2R的半圓形導(dǎo)軌固定在豎直平面內(nèi)的A、B兩點(diǎn)，直徑與豎直方向的夾角為60°，O為半圓形導(dǎo)軌的圓心，D為O點(diǎn)正下方導(dǎo)軌上的點(diǎn)，在導(dǎo)軌上套一質(zhì)量為m的小圓環(huán)，原長為2R、勁度系數(shù)的光滑彈性輕繩穿過圓環(huán)且兩端固定在A、B兩點(diǎn)，已知彈性輕繩始終在彈性限度內(nèi)，重力加速度為g，將圓環(huán)從A點(diǎn)正下方的C點(diǎn)由靜止釋放。

（1）如果導(dǎo)軌是光滑的，求圓環(huán)到達(dá)D點(diǎn)時(shí)的速度大小和導(dǎo)軌對圓環(huán)的作用力的大小；

（2）如果導(dǎo)軌是粗糙的，圓環(huán)與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，已知圓環(huán)運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn)時(shí)恰好只有向心加速度，求圓環(huán)由C點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn)過程中克服摩擦力做的功。

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同步練習(xí)冊答案