(1)摩擦力對物塊做的功為4.5J;(2)小物塊對軌道的壓力大小為60N;傾斜擋板與水平面的夾角為θ為60°。
解析試題分析: 設小物塊經(jīng)過C點時的速度大小,因為經(jīng)過C時恰好能完成圓周運動,由牛頓第二定律可得:
;解得=3m/s;
小物塊由A到B過程中,設摩擦力對小物塊做的功為W,由動能定理得:
,解得W=4.5J
故摩擦力對物塊做的功為4.5J.
設小物塊經(jīng)過D點時的速度為,對由C點到D點的過程,由動能定理的:
小物塊經(jīng)過D點時,設軌道對它的支持力大小為,由牛頓第二定律得:
聯(lián)立解得=60N,=3m/s
由牛頓第三定律可知,小物塊對軌道的壓力大小為60N
小物塊離開D點做平拋運動,設經(jīng)時間t打在E點,由
設小物塊打在E點時速度的水平、豎直分量分別為,
=
=gt
又tanα==
聯(lián)立解得α=60°
再由幾何關系可得θ=α=60°
故傾斜擋板與水平面的夾角為θ為60°.
考點:動能定理的應用;牛頓第二定律;向心力;機械能守恒定律
科目:高中物理 來源: 題型:計算題
(16分)如圖所示,讓一可視為質(zhì)點的小球從光滑曲面軌道上的A點無初速滑下,運動到軌道最低點B后,進入半徑為R的光滑豎直圓軌道,并恰好通過軌道最高點C,離開圓軌道后繼續(xù)在光滑平直軌道上運動到D點后拋出,最終撞擊到擱在軌道末端點和水平地面之間的木板上,已知軌道末端點距離水平地面的高度為H=0.8m,木板與水平面間的夾角為θ=37°,小球質(zhì)量為m=0.1kg,A點距離軌道末端豎直高度為h=0.2m,不計空氣阻力。(取g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)
⑴求圓軌道半徑R的大;
⑵求小球從軌道末端點沖出后,第一次撞擊木板時的位置距離木板上端的豎直高度有多大;
⑶若改變木板的長度,并使木板兩端始終與平臺和水平面相接,試通過計算推導小球第一次撞擊木板時的動能隨木板傾角θ變化的關系式,并在圖中作出Ek-(tanθ)2圖象。
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科目:高中物理 來源: 題型:計算題
如圖所示,桌面上有一輕質(zhì)彈簧,左端固定在A點,自然狀態(tài)時其右端B點位于桌面右側邊緣。水平桌面右側有一豎直放置、半徑R=0.3m的光滑半圓軌道MNP,桌面與軌道相切于M點。在以MP為直徑的右側和水平半徑ON的下方部分有水平向右的勻強電場,場強的大小,F(xiàn)用質(zhì)量m0=0.4kg的小物塊a將彈簧緩慢壓縮到C點,釋放后彈簧恢復原長時物塊恰停止在B點。用同種材料、質(zhì)量為m=0.2kg、帶+q的絕緣小物塊b將彈簧緩慢壓縮到C點,釋放后,小物塊b離開桌面由M點沿半圓軌道運動,恰好能通過軌道的最高點P。(取g= 10m/s2)求:
(1)小物塊b經(jīng)過桌面右側邊緣B點時的速度大;
(2)釋放后,小物塊b在運動過程中克服摩擦力做的功;
(3)小物塊b在半圓軌道運動中最大速度的大小。
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科目:高中物理 來源: 題型:計算題
(8分)如圖所示,在水平面內(nèi)固定著足夠長且光滑的平行金屬軌道,軌道間距L=0.40m,軌道左側連接一定值電阻R=0.80Ω。將一金屬直導線ab垂直放置在軌道上形成閉合回路,導線ab的質(zhì)量m=0.10kg、電阻r=0.20Ω,回路中其余電阻不計。整個電路處在磁感應強度B=0.50T的勻強磁場中,B的方向與軌道平面垂直。導線ab在水平向右的拉力F作用下,沿力的方向以加速度a=2.0m/s2由靜止開始做勻加速直線運動,求:
(1)5s末的感應電動勢大;
(2)5s末通過R電流的大小和方向;
(3)5s末,作用在ab金屬桿上的水平拉力F的大小。
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科目:高中物理 來源: 題型:計算題
如圖所示,帶支架的平板小車沿水平面向左做直線運動,小球A用細線懸掛于支架前端,質(zhì)量為m的物塊B始終相對于小車靜止地擺放在右端(B與小車間的動摩擦因數(shù)為)。某時刻觀察到細線偏離豎直方向角,
求:此刻小車對物塊B產(chǎn)生作用力的大小和方向
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科目:高中物理 來源: 題型:計算題
(12分)如圖所示,光滑曲面AB與水平地面BC相切于B,豎直光滑半圓軌道CD與水平地面BC切于C,已知圓軌道半徑為R,BC長為4R,且表面粗糙,一滑塊從AB軌道上距地面4R高度處由靜止釋放,之后能夠通過圓軌道的最高點D,且對D處的壓力為0,求:
(1)若從曲面上距地2R高度處無初速釋放滑塊,滑塊將停在何處;
(2)若使滑塊通過D處后水平拋出,剛好擊中地面上的B點,應從AB軌道上離地面多高處由靜止釋放滑塊.
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科目:高中物理 來源: 題型:計算題
在半徑R=4000 km的某星球表面,宇航員做了如下實驗,實驗裝置如圖甲所示,豎直平面內(nèi)的光滑軌道由軌道AB和圓弧軌道BC組成,將質(zhì)量m=0.2 kg的小球從軌道上高H處的某點由靜止滑下,用力傳感器測出小球經(jīng)過C點時對軌道的壓力F,改變H的大小,可測出相應的F大小,F(xiàn)隨H的變化關系如圖乙所示,忽略星球自轉.
求:(1)圓弧軌道BC的半徑r;
(2)該星球的第一宇宙速度vⅠ.
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科目:高中物理 來源: 題型:計算題
(16分)如圖所示,半徑為、質(zhì)量為m的小球用兩根不可伸長的輕繩a、b連接,兩輕繩的另一端系在一根豎直桿的A、B兩點上,A、 B兩點相距為l,當兩輕繩伸直后,A、B兩點到球心的距離均為l。當豎直桿以自己為軸轉動并達到穩(wěn)定時(細繩a、b與桿在同一豎直平面內(nèi))。求:
(1)豎直桿角速度ω為多大時,小球恰離開豎直桿?
(2)輕繩a的張力Fa與豎直桿轉動的角速度ω之間的關系。
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科目:高中物理 來源: 題型:計算題
如圖所示,A為位于一定高度處的質(zhì)量為m的小球,B為位于水平地面上的質(zhì)量為M的長方形空心盒子,盒子足夠長,且M = 2m,盒子與地面間的動摩擦因數(shù)=0.2.盒內(nèi)存在著某種力場,每當小球進入盒內(nèi),該力場將同時對小球和盒子施加一個大小為F=Mg、方向分別豎直向上和向下的恒力作用;每當小球離開盒子,該力F同時立即消失.盒子的上表面開有一系列略大于小球的小孔,孔間距滿足一定的關系,使得小球進出盒子的過程中始終不與盒子接觸.當小球A以v=1m/s的速度從孔1進入盒子的瞬間,盒子B恰以v0=6m/s的速度向右滑行.取重力加速度g=10m/s2,小球恰能順次從各個小孔進出盒子.試求:
(1)小球A從第一次進入盒子到第二次進入盒子所經(jīng)歷的時間;
(2)盒子上至少要開多少個小孔,才能保證小球始終不與盒子接觸;
(3)從小球第一次進入盒子至盒子停止運動的過程中,盒子通過的總路程.
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