4.一個(gè)質(zhì)量為m的小鐵塊從半徑為R的固定半圓軌道左邊緣由靜止滑下,到半圓底部時(shí),小鐵塊所受向心力為鐵塊重力的1.5倍,重力加速度為g,以半圓底部所在水平面為參考平面,則鐵塊下滑過程中( 。
A.摩擦力大小不變B.重力勢(shì)能一直減小
C.損失的機(jī)械能為$\frac{3}{4}$mgRD.先失重后超重

分析 當(dāng)滑到半球底部時(shí),半圓軌道底部所受壓力為鐵塊重力的1.5倍,根據(jù)牛頓第二定律可以求出鐵塊的速度;鐵塊下滑過程中,只有重力和摩擦力做功,重力做功不影響機(jī)械能的減小,損失的機(jī)械能等于克服摩擦力做的功,根據(jù)動(dòng)能定理可以求出鐵塊克服摩擦力做的功.

解答 解:A、小鐵塊向下運(yùn)動(dòng)的過程中,小鐵塊的速度是變化的,由于是做圓周運(yùn)動(dòng),所以小鐵塊需要的向心力是變化的,可知小鐵塊受到的支持力的大小也是變化的,所以小鐵塊受到的滑動(dòng)摩擦力的大小也是變化的.故A錯(cuò)誤;
B、小鐵塊向下運(yùn)動(dòng)的過程中重力一直做正功,所以小鐵塊的重力勢(shì)能一直減小.故B正確;
C、鐵塊滑到半球底部時(shí),小鐵塊所受向心力為鐵塊重力的1.5倍,根據(jù)牛頓第二定律,有
1.5mg=m$\frac{{v}^{2}}{R}$…①
對(duì)鐵塊的下滑過程運(yùn)用動(dòng)能定理,得到
mgR-W=$\frac{1}{2}{mv}^{2}$…②
由①②③式聯(lián)立解得克服摩擦力做的功:
W=$\frac{1}{4}mgR$
所以損失的機(jī)械能為$\frac{1}{4}mgR$.故C錯(cuò)誤;
D、小鐵塊向下運(yùn)動(dòng)的過程中,沿豎直向下的方向的分速度先增大后減小,所以小鐵塊沿豎直方向的分加速度一定是先向下后向上,小鐵塊先失重后超重.故D正確.
故選:BD

點(diǎn)評(píng) 該題考查豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng),涉及的知識(shí)點(diǎn)比較大,但解答的關(guān)鍵是根據(jù)向心力公式求出末速度,再根據(jù)動(dòng)能定理求出克服摩擦力做的功即可.

練習(xí)冊(cè)系列答案
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:解答題

6.某物理學(xué)習(xí)小組的同學(xué)在研究性學(xué)習(xí)過程中,用伏安法研究某電子元件R1(6V,2.5W)的伏安特性曲線,要求多次測(cè)量并盡可能減小實(shí)驗(yàn)誤差,備有下列器材
A.直流電源(6V,內(nèi)阻不計(jì))
B.電流表G(滿偏電流3mA,內(nèi)阻10Ω)
C.電流表A(0~0.6A,內(nèi)阻未知)
D.滑動(dòng)變阻器R(0~20Ω,5A)
E.滑動(dòng)變阻器R′(0~200Ω,1A)
F.定值電阻R0(阻值為1990Ω)
G.開關(guān)與導(dǎo)線若干
(1)根據(jù)題目提供的實(shí)驗(yàn)器材,請(qǐng)你設(shè)計(jì)測(cè)量電子元件R1伏安特性曲線的電路原理圖(R1可用“”表示)(請(qǐng)畫在圖1方框內(nèi))

(2)在實(shí)驗(yàn)中,為了操作方便且能夠準(zhǔn)確地進(jìn)行測(cè)量,滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用D(溫馨提示:填寫器材前面的字母序號(hào)).
(3)將上述電子元件R1和另一個(gè)電子元件R2接入如圖2所示的電路甲中,他們的伏安特性曲線分別如圖2乙中oA.a(chǎn)b所示,電源的電動(dòng)勢(shì)E=7.0V,內(nèi)阻忽略不計(jì),調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R3,使電子元件R1和R2消耗的電功率恰好相等,則此時(shí)電子元件R1的阻值為10Ω,R3接入電路的阻值為8.0Ω(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字).

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15.試判斷下列作用過程系統(tǒng)的動(dòng)量是否守恒.
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C.如圖(c)所示,光滑水平面上有一斜面體,將另一物體從斜面的頂端釋放,在物體下滑的過程中.

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(2)(b)圖水平橫梁對(duì)繩作用力的大小mg,方向與水平夾角30°斜向右上;
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(1)圓形線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì);設(shè)b端電勢(shì)為零,求a端的電勢(shì)φa
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