(19分)如圖所示，足夠長的光滑絕緣水平臺左端固定一被壓縮的絕緣輕質(zhì)彈簧，一個(gè)質(zhì)量、電量的可視為質(zhì)點(diǎn)的帶電小球與彈簧接觸但不栓接。某一瞬間釋放彈簧彈出小球，小球從水平臺右端A點(diǎn)飛出，恰好能沒有碰撞地落到粗糙傾斜軌道的最高B點(diǎn)，并沿軌道滑下。已知AB的豎直高度，傾斜軌道與水平方向夾角為、傾斜軌道長為，帶電小球與傾斜軌道的動(dòng)摩擦因數(shù)。傾斜軌道通過光滑水平軌道CD與光滑豎直圓軌道相連，在C點(diǎn)沒有能量損失，所有軌道都絕緣，運(yùn)動(dòng)過程小球的電量保持不變。只有過山車模型的豎直圓軌道處在范圍足夠大豎直向下的勻強(qiáng)電場中，場強(qiáng)。（cos37°=0.8，sin37°=0.6，取g=10m/s2）求：

（1）被釋放前彈簧的彈性勢能？

（2）要使小球不離開軌道（水平軌道足夠長），豎直圓弧軌道的半徑應(yīng)該滿足什么條件？

（3）如果豎直圓弧軌道的半徑，小球進(jìn)入軌道后可以有多少次通過豎直圓軌道上距水平軌道高為0.01m的某一點(diǎn)P？

 

【答案】

（1）0.32J     （2）或   （3）6次通過距水平軌道高為0.01m的某一點(diǎn)

【解析】

試題分析：（1）A到B平拋運(yùn)動(dòng)： 

     1分

B點(diǎn)：

    2分

被釋放前彈簧的彈性勢能：    2分

（2）B點(diǎn)： 

B到C：，

   2分

①恰好過豎直圓軌道最高點(diǎn)時(shí)：， 

從C到圓軌道最高點(diǎn)： 

    2分

②恰好到豎直圓軌道最右端時(shí)： 

  2分

要使小球不離開軌道，豎直圓弧軌道的半徑或    2分

（3），小球沖上圓軌道H1=0.825m高度時(shí)速度變?yōu)?，然后返回傾斜軌道h1高處再滑下，然后再次進(jìn)入圓軌道達(dá)到的高度為H2。

有，

     2分

同除得： 之后物塊在豎直圓軌道和傾斜軌道之間往返運(yùn)動(dòng)

同理：n次上升高度（n＞0）為一等比數(shù)列。    2分

，當(dāng)n=4時(shí)，上升的最大高度小于0.01m

則小球共有6次通過距水平軌道高為0.01m的某一點(diǎn)。    2分

考點(diǎn)：本題考查平拋運(yùn)動(dòng)、動(dòng)能定理、圓周運(yùn)動(dòng)

 

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：

(19分）如圖所示，光滑斜面的傾角a =30°，在斜面上放置一矩形線框abcd，ab邊的邊長l1= 1m，bc邊的邊長l2 =0. 6ra，線框的質(zhì)量m = 1kg,電阻R=0. 1Ω，線框受到沿光滑斜面向上的恒力F的作用，已知F = 1ON.斜面上ef線（ef//gh）的右方有垂直斜面向上的均勻磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t的變化情況如B- t圖象所示，時(shí)間t是從線框由靜止開始運(yùn)動(dòng)時(shí)刻起計(jì)的.如果線框從靜止開始運(yùn)動(dòng)，進(jìn)人磁場最初一段時(shí)間是勻速的，ef線和gh的距離s =5.1m，取 g = 10m/s2.求:

(1) 線框進(jìn)人磁場前的加速度；

(2 )線框進(jìn)人磁場時(shí)勻速運(yùn)動(dòng)的速度v；

(3) ab邊運(yùn)動(dòng)到gh線的過程中產(chǎn)生的焦耳熱

 

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科目：高中物理 來源：2013-2014河北石家莊高中畢業(yè)班3月教學(xué)質(zhì)量檢測（二）物理試卷（解析版） 題型：計(jì)算題

(19分）如圖所示，在xoy平面內(nèi)，以O'(0,R）為圓心、R為半徑的圓內(nèi)有垂直平面向外的勻強(qiáng)磁場，x軸下方有垂直平面向里的勻強(qiáng)磁場，兩區(qū)域磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等。第四象限有一與x軸成45°角傾斜放置的擋板PQ，P、Q兩點(diǎn)在坐標(biāo)軸上，且OP兩點(diǎn)間的距離大于2R，在圓形磁場的左側(cè)0<y<2R的區(qū)間內(nèi)，均勻分布著質(zhì)量為m、電荷量為＋q的一簇帶電粒子，當(dāng)所有粒子均沿x軸正向以速度v射入圓形磁場區(qū)域時(shí)，粒子偏轉(zhuǎn)后都從O點(diǎn)進(jìn)人x軸下方磁場，結(jié)果有一半粒子能打在擋板上。不計(jì)粒子重力、不考慮粒子間相互作用力。求：

（1）磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大�。�

（2）擋板端點(diǎn)P的坐標(biāo)；

（3）擋板上被粒子打中的區(qū)域長度。

 

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科目：高中物理 來源：2012-2013學(xué)年福建省福州市高三5月質(zhì)檢物理試卷（解析版） 題型：計(jì)算題

(19分）如圖所示，在傾角為30°的光滑斜面上，一勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧一端固定在固定擋板C上，另一端連接一質(zhì)量為m的物體A，—輕細(xì)繩通過定滑輪，一端系在物體A上，另一端有一細(xì)繩套，細(xì)繩與斜面 平行,物體A處于靜止?fàn)顟B(tài)。現(xiàn)在細(xì)繩套上輕輕掛上一 個(gè)質(zhì)量也為m的物體B,A將在斜面上做簡諧運(yùn)動(dòng)。試求：

(1)物體A的振幅；

(2)物體A的最大速度值；

(3)物體B下降到最低點(diǎn)時(shí)，細(xì)繩對物體B的拉力值。

 

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科目：高中物理 來源：2012-2013學(xué)年四川綿陽高三第二次診斷性考試?yán)砭C試卷物理試卷（解析版） 題型：計(jì)算題

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(1)線框的cd邊在勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動(dòng)的過程中，c、d間的電壓是多大？

(2)線框的質(zhì)量m1和物體P的質(zhì)量m2分別是多大？

(3)在cd邊剛進(jìn)入磁場時(shí)，給線框施加一個(gè)豎直向下的拉力F使線框以進(jìn)入磁場前的加速度勻加速通過磁場區(qū)域，在此過程中，力F做功W=0.23J,求正方形線框cd邊產(chǎn)生的焦耳熱是多少？

 

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科目：高中物理 來源：2011-2012學(xué)年四川省德陽市高三3月第二次診斷性檢測理綜物理試題（解析版） 題型：計(jì)算題

(19分）如圖所示，光滑斜面的傾角a =30°，在斜面上放置一矩形線框abcd，ab邊的邊長l1= 1m，bc邊的邊長l2 =0. 6ra，線框的質(zhì)量m = 1kg,電阻R=0. 1Ω，線框受到沿光滑斜面向上的恒力F的作用，已知F = 1ON.斜面上ef線（ef//gh）的右方有垂直斜面向上的均勻磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t的變化情況如B- t圖象所示，時(shí)間t是從線框由靜止開始運(yùn)動(dòng)時(shí)刻起計(jì)的.如果線框從靜止開始運(yùn)動(dòng)，進(jìn)人磁場最初一段時(shí)間是勻速的，ef線和gh的距離 s =5.1m，取 g = 10m/s2.求:

(1) 線框進(jìn)人磁場前的加速度；

(2 )線框進(jìn)人磁場時(shí)勻速運(yùn)動(dòng)的速度v；

(3) ab邊運(yùn)動(dòng)到gh線的過程中產(chǎn)生的焦耳熱

 

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