精英家教網(wǎng)如圖所示,豎直放置的半徑R=0.4m的半圓形光滑軌道BCD跟水平直軌道AB相切于B點(diǎn),D點(diǎn)為半圓形軌道的最高點(diǎn).可視為質(zhì)點(diǎn)的物塊m=0.5kg,靜止在水平軌道上A點(diǎn),物塊與軌道AB間的動摩擦因數(shù)為μ=0.2,AB兩點(diǎn)間的距離為l=2m.現(xiàn)給物塊m施以水平向右恒力F作用s=1m 后撤除恒力,物塊滑上圓軌道D點(diǎn)時(shí)對軌道壓力大小等于物塊重力.(g取10m/s2
(1)求物塊m到達(dá)B點(diǎn)時(shí)的速度大;
(2)求物塊落到軌道上距B點(diǎn)的距離x;
(3)求恒力F的大。
分析:(1)物塊滑上圓軌道D點(diǎn)時(shí),由重力和軌道的壓力的合力提供向心力,由牛頓第二定律求解物塊m到達(dá)D點(diǎn)時(shí)的速度大;物塊從B到D,機(jī)械能守恒,列式求出物塊m到達(dá)B點(diǎn)時(shí)的速度大;
(2)過D點(diǎn)后物塊作平拋運(yùn)動,由平拋運(yùn)動的規(guī)律求解物塊落到軌道上距B點(diǎn)的距離x.
(3)從A到D過程,運(yùn)用動能定理列式,即可求得恒力F的大小.
解答:解:(1)由題意有:
在最高點(diǎn)軌道對物塊的支持力:FN=mg,
對物塊,由重力和軌道的支持力的合力提供向心力,由牛頓第二定律得:FN+mg=m
v
2
D
R
,
解得:vD=
2gR
=
2×10×0.4
m/s=2
2
m/s
從B到D點(diǎn),由機(jī)械能守恒得:
1
2
m
v
2
B
=
1
2
m
v
2
D
+mg?2R       
解得:vB=
v
2
D
+4gR
=
8+4×10×0.4
m/s=2
6
m/s                  
(2)過D點(diǎn)后物塊作平拋運(yùn)動,則得:
2R=
1
2
gt2
,
得:t=2
R
g
=2×
0.4
10
s=0.4s
所以 x=vDt=2
2
×0.4m=0.8
2
m                                    
(3)從A到D過程,由動能定理:
Fs-μmgl-mg?2R=
1
2
mv2
   
解得:F=
1
2
mv2+μmgl+mg2R
s
=8N     
答:(1)物塊m到達(dá)B點(diǎn)時(shí)的速度大小為2
6
m/s;
(2)物塊落到軌道上距B點(diǎn)的距離x為0.8
2
m;
(3)恒力F的大小為8N.
點(diǎn)評:對于復(fù)雜的力學(xué)問題,分析物體的運(yùn)動過程,把握特殊的狀態(tài)是解題的關(guān)鍵,即可所謂過程分析法和狀態(tài)分析法掌握要牢固.
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

如圖所示,豎直放置的光滑圓環(huán)上套有一質(zhì)量為m的小球,小球經(jīng)過最高點(diǎn)時(shí)的速度為υ0=
1
2
gR
,其中R為圓環(huán)的半徑,g為重力加速度.求:
(1)小球經(jīng)過圓環(huán)最高點(diǎn)時(shí)受到圓環(huán)的彈力的大小和方向;
(2)小球經(jīng)過圓環(huán)最低點(diǎn)時(shí)對圓環(huán)的彈力大小和方向.

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科目:高中物理 來源: 題型:

如圖所示,豎直放置的半圓形絕緣軌道半徑為R,下端與絕緣水平面平滑連接,整個(gè)裝置處于方向豎直向上的勻強(qiáng)電場E中.一質(zhì)量為m、帶電量為+q的物塊(可視為質(zhì)點(diǎn)),從水平面上的A點(diǎn)以初速度v0水平向左運(yùn)動,沿半圓形軌道恰好通過最高點(diǎn)C,場強(qiáng)大小E<
mgq

(1)試計(jì)算物塊在運(yùn)動過程中克服摩擦力做的功.
(2)求物塊離開軌道落回水平面的位置距C點(diǎn)的水平距離.

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科目:高中物理 來源: 題型:

如圖所示,豎直放置的輕彈簧一端固定在地面上,另一端與斜面體P固定,P與斜放的固定擋板MN接觸且處于靜止?fàn)顟B(tài),則斜面體P此刻受到外力的個(gè)數(shù)可能是( 。

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科目:高中物理 來源: 題型:

精英家教網(wǎng) 物理選修3-3
(1)關(guān)于分子運(yùn)動和熱現(xiàn)象的說法,正確的是
 
(填入正確選項(xiàng)前的字母)
A.布朗運(yùn)動是指液體或氣體中懸浮微粒的運(yùn)動
B.氣體的溫度升高,每個(gè)氣體分子運(yùn)動的速率都增加
C.一定量100℃的水變成100℃的水蒸汽,其分子之間的勢能增加
D.空調(diào)機(jī)作為制冷機(jī)使用時(shí),將熱量從溫度較低的室內(nèi)送到溫度較高的室外,所以制冷機(jī)的工作不遵守?zé)崃W(xué)第二定律
(2)如圖所示,豎直放置的圓筒形注射器,活塞上端接有氣壓表,能夠方便測出所封閉理想氣體的壓強(qiáng).開始時(shí),活塞處于靜止?fàn)顟B(tài),此時(shí)氣體體積為30cm3,氣壓表讀數(shù)為1.1×105Pa.若用力向下推動活塞,使活塞緩慢向下移動一段距離,穩(wěn)定后氣壓表讀數(shù)為2.2×105Pa.不計(jì)活塞與氣缸內(nèi)壁間的摩擦,環(huán)境溫度保持不變.
①簡要說明活塞移動過程中,被封閉氣體的吸放熱情況;
②求活塞穩(wěn)定后氣體的體積;
③對該過程中的壓強(qiáng)變化做出微觀解釋.

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科目:高中物理 來源: 題型:

精英家教網(wǎng)如圖所示,豎直放置的U形導(dǎo)軌寬為L,上端串有電阻R(其余導(dǎo)體部分的電阻都忽略不計(jì)).磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場方向垂直于紙面向外.金屬棒ab的質(zhì)量為m,與導(dǎo)軌接觸良好,不計(jì)摩擦.從靜止釋放后ab保持水平而下滑.試求
(1)ab勻速下滑時(shí)的速度vm
(2)若ab從釋放至其運(yùn)動達(dá)到最大速度時(shí)下落的高度為h,此過程中產(chǎn)生的焦耳熱為多少?

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同步練習(xí)冊答案