【題目】過山車是游樂場(chǎng)中常見的設(shè)施。圖是一種過山車的簡(jiǎn)易模型,它由水平軌道和在豎直平面內(nèi)的三個(gè)圓形軌道組成,B、C、D分別是三個(gè)圓形軌道的最低點(diǎn),B、C間距與C、D間距相等,半徑=2.0 m、=1.4 m。一個(gè)質(zhì)量為m=1. 0 kg的小球(視為質(zhì)點(diǎn)),從軌道的左側(cè)A點(diǎn)以=12.0m/s的初速度沿軌道向右運(yùn)動(dòng),A、B間距="6." 0 m。小球與水平軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)="0." 2,圓形軌道是光滑的。假設(shè)水平軌道足夠長(zhǎng),圓形軌道間不相互重疊。重力加速度取,計(jì)算結(jié)果保留小數(shù)點(diǎn)后一位數(shù)字。試求
(1)小球在經(jīng)過第一個(gè)圓形軌道的最高點(diǎn)時(shí),軌道對(duì)小球作用力的大。
(2)如果小球恰能通過第二個(gè)圓形軌道,B、C間距L應(yīng)是多少;
(3)在滿足(2)的條件下,如果要使小球不脫離軌道,在第三個(gè)圓形軌道的設(shè)計(jì)中,半徑應(yīng)滿足的條件;小球最終停留點(diǎn)與起點(diǎn)A的距離。
【答案】F="10.0" NL="12.5" m26.0 m。
【解析】
試題(1)(4分)設(shè)小于經(jīng)過第一個(gè)圓軌道的最高點(diǎn)時(shí)的速度為v1根據(jù)動(dòng)能定理
①
小球在最高點(diǎn)受到重力mg和軌道對(duì)它的作用力F,根據(jù)牛頓第二定律
②
由①②得③
(2)(4分)設(shè)小球在第二個(gè)圓軌道的最高點(diǎn)的速度為v2,由題意
④
⑤
由④⑤得⑥
(3)(4分)要保證小球不脫離軌道,可分兩種情況進(jìn)行討論:
I.軌道半徑較小時(shí),小球恰能通過第三個(gè)圓軌道,設(shè)在最高點(diǎn)的速度為v3,應(yīng)滿足
⑦
⑧
由⑥⑦⑧得
II.軌道半徑較大時(shí),小球上升的最大高度為R3,根據(jù)動(dòng)能定理
解得
為了保證圓軌道不重疊,R3最大值應(yīng)滿足
解得 R3=27.9m
綜合I、II,要使小球不脫離軌道,則第三個(gè)圓軌道的半徑須滿足下面的條件
或
當(dāng)時(shí),小球最終焦停留點(diǎn)與起始點(diǎn)A的距離為L′,則
當(dāng)時(shí),小球最終焦停留點(diǎn)與起始點(diǎn)A的距離為L〞,則
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖所示,在勻強(qiáng)電場(chǎng)中,質(zhì)量為m、電荷量為+q的小球由靜止釋放沿斜向下做直線運(yùn)動(dòng),軌跡與豎直方向的夾角為θ,則( )
A. 電場(chǎng)方向可能水平向左
B. 小球的機(jī)械能可能減小
C. 場(chǎng)強(qiáng)的最小值為
D. 小球的電勢(shì)能一定變化
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖所示,半徑為R=0.4m的光滑半圓軌道AB豎直固定在光滑水平地面上,質(zhì)量為m=1kg的小球以某一速度v0從A點(diǎn)進(jìn)入半圓軌道,恰能經(jīng)過最高點(diǎn)B水平向左飛出(不計(jì)空氣阻力);求:
(1)小球從B點(diǎn)飛出時(shí)的速度大;
(2)小球在A點(diǎn)時(shí)的速度大;
(3)小球在A點(diǎn)時(shí),對(duì)軌道的壓力。
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】(1)在做“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)時(shí),實(shí)驗(yàn)小組A不慎將一條選擇好的紙帶的前面一部分損壞了,剩下的一部分紙帶上各點(diǎn)間的距離如圖所示的數(shù)值,已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的周期為T =0.02s,重力加速度g =10 m/s2;已知重錘的質(zhì)量為m=200g,S1=0.98cm, S2=1.42cm, S3=1.78cm。
記錄B點(diǎn)時(shí)重錘的動(dòng)能EKB=3.60×10-2J,記錄C點(diǎn)時(shí)重錘的動(dòng)能EKC=______J;重錘從B點(diǎn)到C點(diǎn)重力勢(shì)能變化量是_____J,動(dòng)能變化量是_______J,從而可以得出結(jié)論:_________。
(2)在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中,自由落下的重錘質(zhì)量要大一些,這是為了減少________對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響。
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】等腰三角形內(nèi)有垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng),它的底邊在x軸上且長(zhǎng)為2L,高為L,t=0時(shí)刻,邊長(zhǎng)為L的正方形導(dǎo)線框從圖示位置沿x軸正方向勻速穿過磁場(chǎng),取順時(shí)針方向?yàn)殡娏鞯恼较,則能夠正確表示導(dǎo)線框中電流—位移(i—x)關(guān)系的是( )
A.
B.
C.
D.
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖所示,圓盤上疊放著兩個(gè)物塊A和B.當(dāng)圓盤和物塊繞豎直軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),物塊與圓盤始終保持相對(duì)靜止,則( )
A. 物塊B受4個(gè)力作用
B. 物塊B受5個(gè)力作用
C. 當(dāng)轉(zhuǎn)速增大時(shí),A受摩擦力增大,B所受摩擦力不變
D. A對(duì)B的摩擦力方向沿半徑指向轉(zhuǎn)軸
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】正三角形ABC的三個(gè)頂點(diǎn)處分別固定有水平放置的長(zhǎng)直導(dǎo)線,并通以如圖所示方向的恒定電流,導(dǎo)線中的電流大小相等,三角形中心O點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0,已知通電直導(dǎo)線在某點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)與通電直導(dǎo)線的電流大小成正比,則下列說法正確的是
A. O點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向豎直向下
B. B、C處兩導(dǎo)線電流在O點(diǎn)產(chǎn)生的合磁場(chǎng)方向水平向左
C. B處電流在O點(diǎn)處產(chǎn)生的磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0
D. 將A處電流大小減半,則O點(diǎn)處的磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖甲所示,平行板A、B豎直放置,B板接地,A、B兩板加上交變電壓,A板的電勢(shì)隨時(shí)間變化規(guī)律如圖乙所示,乙圖所示物理量均為已知量。t=0時(shí)刻,一個(gè)質(zhì)量為m,電荷量為q的帶正電的粒子在B板附近由靜止釋放,不計(jì)粒子的重力,求:
(1)要使粒子到達(dá)A板時(shí)速度為零,A、B板間的距離應(yīng)滿足什么條件?
(2)要使粒子到達(dá)A板前一直加速,A、B板間的距離應(yīng)滿足什么條件
(3)若將兩板間的距離調(diào)為L,保持兩板的電勢(shì)差大小不變,改變交變電壓周期,使粒子在t=到t=時(shí)間內(nèi)從B板附近由靜止釋放后粒子不能到達(dá)A板,改變后的周期應(yīng)滿足什么條件?
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】某同學(xué)用多用電表測(cè)定一只電阻的阻值,多用電表電阻擋有3種倍率,分別是×100Ω、×10Ω、×1Ω.該同學(xué)選擇×10Ω倍率,用正確的操作方法測(cè)量時(shí),發(fā)現(xiàn)指針轉(zhuǎn)過角度太。贋榱藴(zhǔn)確地進(jìn)行測(cè)量,請(qǐng)你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)選擇開關(guān)至歐姆擋“×lΩ”
B.旋轉(zhuǎn)選擇開關(guān)至歐姆擋“×100Ω”
C.旋轉(zhuǎn)選擇開關(guān)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)歐姆調(diào)零旋鈕,使指針對(duì)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(cè)量時(shí),指針指在圖示位置,Rx的測(cè)量值為 Ω.
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