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如图所示,AB为倾斜轨道,与水平方向成45°角,BC为水平轨道,两轨道在B处通过一段小圆弧相连接,一质量为m的小物块,自轨道AB的A处从静止开始沿轨道下滑,最后停在水平轨道上的C点,已如A点距水平轨道BC拘高度为h,物块与轨道间的动摩擦因数为μ,求:
(1)在整个滑动过程中摩擦力所做的功.
(2)物块沿轨道AB段滑动时间tΘ与沿轨道BC段滑动时间tΡ之比tΘ:tΡ.
(3)使物块匀速、缓慢地沿原路回到A点所需做的功.
分析:(1)根据动能定理求出整个过程中摩擦力做功的大小.
(2)根据牛顿第二定律求出物块在斜面上和在水平面上的加速度大小之比,从而求出滑动的时间之比.
(3)根据动能定理,抓住动能变化量为零,求出沿原路回到A点所需做的功.
解答:解:(1)对全过程运用动能定理得,mgh+Wf=0
则Wf=-mgh.
(2)根据牛顿第二定律得,
物块在斜面上的加速度a1=
mgsin45°-μmgcos45°
m
=gsin45°-μgcos45°.
物块在水平面上的加速度a2=
μmg
m
=μg

根据v=at,知,物块沿轨道AB段滑动时间tΘ与沿轨道BC段滑动时间tΡ之比
tΘ
tP
=
a2
a1
=
2
μ
1-μ

(3)根据动能定理得,W-mgh+Wf=0
解得W=2mgh.
答:(1)在整个滑动过程中摩擦力所做的功为-mgh.
(2)物块沿轨道AB段滑动时间tΘ与沿轨道BC段滑动时间tΡ之比
tΘ
tP
=
a2
a1
=
2
μ
1-μ

(3)使物块匀速、缓慢地沿原路回到A点所需做的功为2mgh.
点评:本题综合考查了动能定理和牛顿第二定律,难度中等,需加强这类题型的训练.
练习册系列答案
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科目:高中物理 来源: 题型:

如图所示,AB为固定在竖直平面内粗糙倾斜轨道,BC为光滑水平轨道,CD为固定在竖直平面内的光滑圆弧轨道,且AB与BC通过一小段光滑弧形轨道相连,BC与弧CD相切.已知AB长为L=10m,倾角θ=37°,BC长s=4m,CD弧的半径为R=2m,O为其圆心,∠COD=143°.整个装置处在水平向左的匀强电场中,电场强度大小为E=1×103N/C.一质量为m=0.4kg、电荷量为q=+3×10-3C的物体从A点以初速度vA=15m/s沿AB轨道开始运动.若物体与轨道AB间的动摩擦因数为μ=0.2,sin37°=0.6,cos37°=0.8,g=10m/s2,物体运动过程中电荷量不变.求:
(1)物体在AB轨道上运动时,重力和电场力对物体所做的总功;
(2)物体到达B点的速度;
(3)通过计算说明物体能否到达D点.

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科目:高中物理 来源: 题型:

如图所示,AB为固定在竖直平面内粗糙倾斜轨道,BC为光滑水平轨道,CD为固定在竖直平面内的光滑圆弧轨道,且AB与BC通过一小段光滑弧形轨道相连,BC与弧CD相切.已知AB长为L=10m,倾角θ=37°,BC长s=
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m,CD弧的半径为R=
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m,O为其圆心,∠COD=143°.整个装置处在水平向左的匀强电场中,电场强度大小为E=1×103N/C.一质量为m=0.4kg、电荷量为q=+3×10 -3C的物体从A点以初速度vA=15m/s沿AB轨道开始运动.若物体与轨道AB间的动摩擦因数为μ=0.2,sin37°=0.6,cos37°=0.8,g=10m/s2,物体运动过程中电荷量不变.求
(1)物体在AB轨道上运动时,重力和电场力对物体所做的总功;
(2)物体能否到达D点;
(3)物体离开CD轨道后运动的最高点相对于O点的水平距离x和竖直距离y.

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科目:高中物理 来源: 题型:

(2009?淮南三模)如图所示,ab为与水平面成37°角的倾斜轨道,其延长线在c点与半圆轨道cd相切,cd的半径R=1.2m,全部轨道由绝缘材料制成且位于竖直内面内.整个空间存在水平向左的匀强电场E,ab轨道b端的右侧空间中存在垂直纸面向里的匀强磁场B.-个质量m=0.24kg的带电小球沿ab轨道下滑,至b点时的速度vb=12m/s,接着沿直线bc(此处无轨道)匀速运动到c处进入半圆轨道cd,且到达d点时对轨道的压力大小FN=2.7N,小球从d点飞出时磁场消失.取g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8,
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=3.87.求:
(1)小球所带电荷的种类.
(2)小球离开d点后的运动轨迹与直线ac的交点距c点的距离.
(3)小球在半圆轨道上运动时克服摩擦力所做的功.

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科目:高中物理 来源:2012-2013学年安徽省高三上学期第二次模拟物理试卷(解析版) 题型:计算题

(16分)如图所示,AB为固定在竖直平面内粗糙倾斜轨道,BC为光滑水平轨道,CD为固定在竖直平面内的光滑圆弧轨道,且AB与BC通过一小段光滑弧形轨道相连,BC与弧CD相切。已知AB长为L=10m,倾角θ=37°,BC长s=m,CD弧的半径为R=m,O为其圆心,∠COD=143°。整个装置处在水平向左的匀强电场中,电场强度大小为E=1×103N/C。一质量为m=0.4kg、电荷量为q= +3×10 -3C的物体从A点以初速度vA=15m/s沿AB轨道开始运动。若物体与轨道AB间的动摩擦因数为μ=0.2,sin37°=0.6,cos37°=0.8,g=10m/s2,物体运动过程中电荷量不变。求

(1)物体在AB轨道上运动时,重力和电场力对物体所做的总功;

(2)物体能否到达D点;

(3)物体离开CD轨道后运动的最高点相对于O点的水平距离x和竖直距离y。

 

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