【題目】如圖所示,為了研究過山車的原理,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θ=37°、長為 L=2.0m 的粗糙的傾斜軌道 AB,通過水平軌道 BC 與豎直圓軌道相連, 豎直圓軌道的半徑可調(diào),出口為水平軌道DE,整個(gè)軌道除 AB 段以外都是光滑的。其中ABBC軌道以微小圓弧相接,如圖所示。一個(gè)質(zhì)量為2kg的小物塊(可視為質(zhì)點(diǎn)),以初速度v0=4.0m/s,從某一高處水平拋出,恰從 A 點(diǎn)無碰撞地沿傾斜軌道滑下。已知小物塊與傾斜軌道AB 間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.5g10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8):

1)求小物塊的拋出點(diǎn)和 A 點(diǎn)之間的高度差h;

2)為了讓小物塊能沿著軌道運(yùn)動(dòng),并從E點(diǎn)飛出,則豎直圓軌道的半徑 R應(yīng)該滿足什么條件;

3)若圓軌道半徑Rm ,小物塊將在圓軌道上的 F 點(diǎn)脫離軌道,求小物塊脫離軌道后所能達(dá)到的最大高度 H。

【答案】10.45m;(2R≤0.66m;(3

【解析】

1)令下落的高度差為h,小物塊到達(dá)A處時(shí),水平分速度為vx,豎直分速度為vy

可得

h=0.45m

2)小物塊能沿軌道做圓周運(yùn)動(dòng),設(shè)在圓周頂點(diǎn)時(shí)的速度為v1,則有

mg

對(duì)B點(diǎn)到圓軌道頂點(diǎn)運(yùn)動(dòng)過程運(yùn)用動(dòng)能定理

對(duì)A點(diǎn)到B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)過程運(yùn)用動(dòng)能定理

若物塊從水平軌道DE滑出,圓弧軌道的半徑有R≤0.66m

3)考慮到物塊從F點(diǎn)脫離軌道,有FN=0,脫離時(shí)速度方向與豎直方向夾角為β

對(duì)F點(diǎn)列出受力方程

對(duì)B點(diǎn)到F點(diǎn)過程運(yùn)用動(dòng)能定理

解得

所以

即物塊脫離軌道后所能達(dá)到的最大高度

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】在“共點(diǎn)力合成”實(shí)驗(yàn)中

1)下圖是AB兩位同學(xué)在做本實(shí)驗(yàn)時(shí)得到的結(jié)果,可以斷定其中______問學(xué)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較符合實(shí)驗(yàn)事實(shí),理由是___________。

2)在上述實(shí)驗(yàn)中所說的合力與兩個(gè)分力具有相同的效果,是通過下列哪個(gè)方法實(shí)現(xiàn)的______

A.彈簧秤的彈簧被拉長

B.固定橡皮條的圖釘受拉力產(chǎn)生形變

C.細(xì)線套受拉力產(chǎn)生形變

D.使橡皮條在同一方向上伸長到相同長度

3)某同學(xué)在做驗(yàn)證力的平行四邊形法則的實(shí)驗(yàn)中已記錄下結(jié)點(diǎn)O兩個(gè)分力F1F2的方向如圖所示,F為用一個(gè)彈簧秤拉時(shí)力的方向,三個(gè)力F1、F2、F的大小分別是28N、3.4N、5.0N,請(qǐng)你用作圖法幫這個(gè)同學(xué)完成該實(shí)驗(yàn),從而得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。______

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】在距河面高度h20 m的岸上有人用長繩拴住一條小船,開始時(shí)繩與水面的夾角為30°,人以恒定的速率v3 m/s拉繩,使小船靠岸,那么(  )

A. 5 s時(shí)繩與水面的夾角為60°

B. 5 s后小船前進(jìn)了15 m

C. 5 s時(shí)小船的速率為4 m/s

D. 5 s時(shí)小船到岸邊的距離為15 m

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖1所示為研究光電效應(yīng)的電路圖.

1)對(duì)于某金屬用紫外線照射時(shí),電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn).將滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)片向右移動(dòng)的過程中,電流表的示數(shù)不可能______(選填減小、增大).如果將電源正負(fù)極對(duì)換,電流表______(選填一定可能一定沒)有示數(shù).

2)當(dāng)用光子能量為5eV的光照射時(shí),測(cè)得電流計(jì)上的示數(shù)隨電壓變化的圖象如圖2所示.則光電子的最大初動(dòng)能為_________,金屬的逸出功為_________

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖,電荷量分別為Q(Q>0)-Q的點(diǎn)電荷對(duì)稱地放置在x軸上原點(diǎn)O的兩側(cè),a點(diǎn)在OQ之間的x軸上,b點(diǎn)在y軸上。取無窮遠(yuǎn)處的電勢(shì)為零。下列說法正確的是

A.O點(diǎn)電勢(shì)為零,電場(chǎng)強(qiáng)度也為零

B.a點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度一定大于b點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度

C.將負(fù)的試探電荷從O點(diǎn)移到a點(diǎn),必須克服電場(chǎng)力做功

D.將同一正的試探電荷先后從O、b兩點(diǎn)移到a點(diǎn),后者電勢(shì)能的變化較大

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,質(zhì)量為m1=30kg的物體甲通過三段輕繩懸掛,三段輕繩的結(jié)點(diǎn)為O,輕繩OB水平且B端與站在水平面上的質(zhì)量為m2=60kg的人相連,輕繩OA與豎直方向的夾角θ=30°,物體甲及人處于靜止?fàn)顟B(tài)。取g=10m/s2,設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力。

(1)輕繩OAOB受到的拉力分別是多大?

(2)人與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)至少多大?

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】一質(zhì)點(diǎn)沿直線Ox方向做變速運(yùn)動(dòng),它離開O點(diǎn)的距離x隨時(shí)間t變化的關(guān)系為x(52t3)m,它的速度隨時(shí)間t變化的關(guān)系為v6t2 m/s,該質(zhì)點(diǎn)在t0t2 s間的平均速度和t2 st3 s間的平均速度的大小分別為(  )

A. 12 m/s 39 m/sB. 8 m/s 38 m/s

C. 12 m/s 19.5 m/sD. 8 m/s 13 m/s

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,半圓形玻璃磚的半徑為R。光屏PQ置于玻璃磚底部水平直徑的右端并與該直徑垂直,一復(fù)色細(xì)光束與豎直直徑成a= 30°角沿半徑方向射向玻璃磚的圓心O。由于復(fù)色光中含有兩種單色光,故在光屏上出現(xiàn)了兩個(gè)光斑。已知玻璃對(duì)這兩種單色光的折射率分別為。求∶

①這兩個(gè)光斑之間的距離;

②為使光屏上的光斑消失,可沿逆時(shí)針方向增大入射角,仍讓復(fù)色光沿半徑方向射向玻璃磚的圓心O,則復(fù)色光的入射角至少為多少?

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示為氫原子能級(jí)示意圖的一部分,根據(jù)玻爾理論,下列說法中正確的是

A. 能級(jí)躍遷到能級(jí)比從能級(jí)躍遷到能級(jí)輻射出電磁波的波長長

B. 大量處于能級(jí)的電子向低能級(jí)躍遷時(shí)可放出種頻率的光子

C. 能級(jí)躍遷到能級(jí),電子的電勢(shì)能增大

D. 能級(jí)躍遷到能級(jí)時(shí)輻射的光子可以使逸出功為的金屬發(fā)生光電效應(yīng)

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