（16分）為了研究過(guò)山車的原理，某物理小組提出了下列的設(shè)想：取一個(gè)與水平方向夾角為，長(zhǎng)為的傾斜軌道AB，通過(guò)微小圓弧與長(zhǎng)為的水平軌道BC相連，然后在C處設(shè)計(jì)一個(gè)豎直完整的光滑圓軌道，出口為水平軌道D，如圖所示。現(xiàn)將一個(gè)小球從距A點(diǎn)高為h="0.9" m的水平臺(tái)面上以一定的初速度水平彈出，到A點(diǎn)時(shí)速度方向恰沿AB方向，并沿傾斜軌道滑下。已知小球與AB和BC間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為。取10m/s2，求：

（1）小球初速度的大�。�
（2）小球滑過(guò)C點(diǎn)時(shí)的速率；
（3）要使小球不離開(kāi)軌道，則豎直圓弧軌道的半徑應(yīng)該滿足什么條件。

（1）   (2)     (3)

解析試題分析：（1）小球做平拋運(yùn)動(dòng)到達(dá)A點(diǎn)，豎直方向有： ，可得：
在A點(diǎn)的速度恰好沿AB方向，
（2）從水平拋出到C點(diǎn)的過(guò)程中，由動(dòng)能定理得：

解得：
（3）小球剛能通過(guò)最高點(diǎn)時(shí)，由牛頓第二定律：
對(duì)圓周運(yùn)動(dòng)由動(dòng)能定理：
解得：
當(dāng)小球剛能到達(dá)與圓心等高時(shí)：  解得：
當(dāng)圓軌道與AB相切時(shí)：，即圓軌道的半徑不能超過(guò)1.5m。
綜上所述，要使小球不離開(kāi)軌道，R應(yīng)該滿足的條件是：。
考點(diǎn)：本題考查了牛頓第二定律、動(dòng)能定理、圓周運(yùn)動(dòng)、平拋運(yùn)動(dòng)。

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來(lái)源： 題型：計(jì)算題

（18分）如圖所示，質(zhì)量為的滑塊，在水平力作用下靜止在傾角為的光滑斜面上，斜面的末端B與水平傳送帶相接（物塊經(jīng)過(guò)此位置滑上皮帶時(shí)無(wú)能量損失），傳送帶的運(yùn)行速度為，長(zhǎng)為。今將水平力撤去，當(dāng)滑塊滑到傳送帶右端C時(shí)，恰好與傳送帶速度相同。已知滑塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為()。求：

（1）水平力撤去后，滑塊（在斜面上）的加速度大��；
（2）滑塊下滑的高度；
（3）若滑塊進(jìn)入傳送帶時(shí)速度大于，則滑塊在傳送帶上滑行的整個(gè)過(guò)程中產(chǎn)生的熱量為多少．

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：計(jì)算題

如圖所示，輕桿長(zhǎng)為3L，在桿的A、B兩端分別固定質(zhì)量均為m的球A和球B，桿上距球A為L(zhǎng)處的點(diǎn)O裝在光滑的水平轉(zhuǎn)動(dòng)軸上，桿和球在豎直面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，已知球B運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)，球B對(duì)桿恰好無(wú)作用力．

求：(1)球B在最高點(diǎn)時(shí)，桿對(duì)水平軸的作用力大�。�
(2）球B轉(zhuǎn)到最低點(diǎn)時(shí)，球B的速度是多大？

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：計(jì)算題

如圖所示，水平桌面上有一輕彈簧，左端固定在A點(diǎn)，彈簧處于自然狀態(tài)時(shí)其右端位于B點(diǎn)。水平桌面右側(cè)有一豎直放置的光滑軌道MNP，其形狀為半徑R="0.8" m的圓環(huán)剪去了左上角135°的圓弧，MN為其豎直直徑，P點(diǎn)到桌面的豎直距離也是R。用質(zhì)量m1=0.4kg的物塊將彈簧緩慢壓縮到C點(diǎn)，釋放后彈簧恢復(fù)原長(zhǎng)時(shí)物塊恰停止在B點(diǎn)。用同種材料、質(zhì)量為m2=0.2kg的物塊將彈簧也緩慢壓縮到C點(diǎn)釋放，物塊過(guò)B點(diǎn)后其位移與時(shí)間的關(guān)系為x=8t-2t2，物塊從桌面右邊緣D點(diǎn)飛離桌面后，由P點(diǎn)沿圓軌道切線落入圓軌道。g ="10" m/s2，求：

（1）BP間的水平距離；
（2）判斷m2能否沿圓軌道到達(dá)M點(diǎn)；
（3）釋放后m2在水平桌面上運(yùn)動(dòng)過(guò)程中克服摩擦力做的功.

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：計(jì)算題

（19分）
如圖所示，兩塊很薄的金屬板之間用金屬桿固定起來(lái)使其平行正對(duì)，兩個(gè)金屬板完全相同、且豎直放置，金屬桿粗細(xì)均勻、且處于水平狀態(tài)。已知兩個(gè)金屬板所組成的電容器的電容為C，兩個(gè)金屬板之間的間距為d，兩個(gè)金屬板和金屬桿的總質(zhì)量為m。整個(gè)空間存在一個(gè)水平向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，磁場(chǎng)方向垂直金屬桿，且和金屬板平行�，F(xiàn)在使整個(gè)裝置從靜止開(kāi)始在該磁場(chǎng)中釋放。重力加速度大小為g。試通過(guò)定量計(jì)算判斷，該裝置在磁場(chǎng)中豎直向下做什么運(yùn)動(dòng)？

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：計(jì)算題

如圖所示，傾角為370的粗糙斜面固定于水平地面上，質(zhì)量m=2kg的木塊從斜面底端以4m/s的初速度滑上斜面，木塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.25，假設(shè)斜面足夠長(zhǎng)。（）求：

（1）木塊在上滑過(guò)程中加速度的大�。�
（2）木塊在斜面上運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間。

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：計(jì)算題

（12分）某同學(xué)為了測(cè)定木塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)，他用測(cè)速儀研究木塊在斜面上的運(yùn)動(dòng)情況，裝置如圖甲所示。他使木塊以初速度v0=4m/s的速度沿傾角的斜面上滑，緊接著下滑至出發(fā)點(diǎn)，并同時(shí)開(kāi)始記錄數(shù)據(jù)，結(jié)果電腦只繪出了木塊從開(kāi)始上滑至最高點(diǎn)的v-t圖線如圖乙所示。g取10m/s2。求：

（1）上滑過(guò)程中的加速度的大小a1；
（2）木塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ；
（3）木塊回到出發(fā)點(diǎn)時(shí)的速度大小v。

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：計(jì)算題

如圖10所示，質(zhì)量為m的小球，由長(zhǎng)為l的細(xì)線系住，線能承受的最大拉力是9mg，細(xì)線的另一端固定在A點(diǎn)，AB是過(guò)A的豎直線，E為AB上的一點(diǎn)，且AE=0.5l，過(guò)E作水平線EF，在EF上釘鐵釘D，現(xiàn)將小球拉直水平，然后由靜止釋放，小球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，不計(jì)細(xì)線與釘子碰撞時(shí)的能量損失，不考慮小球與細(xì)線間的碰撞．

（1）若釘鐵釘位置在E點(diǎn)，求細(xì)線與釘子碰撞前后瞬間，細(xì)線的拉力分別是多少？
（2）若小球能繞釘子在豎直面內(nèi)做完整的圓周運(yùn)動(dòng)，求釘子位置在水平線EF上距E點(diǎn)距離的取值。

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：計(jì)算題

（17分）如圖所示，長(zhǎng)12m質(zhì)量為50kg的木板右端有一立柱．木板置于水平地面上，木板與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.1，質(zhì)量為50kg的人立于木板左端，木板與人均靜止，當(dāng)人以4m/s2的加速度勻加速向右奔跑至板的右端時(shí)，立刻抱住立柱，(取g=10m/s2)試求：

(1)人在奔跑過(guò)程中受到的摩擦力的大小．
(2)人在奔跑過(guò)程中木板的加速度．
(3)人從開(kāi)始奔跑至到達(dá)木板右端所經(jīng)歷的時(shí)間．

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