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离心轨道是研究机械能守恒和向心力效果的一套较好的器材。如图甲所示,某课外研究小组将一个压力传感器安装在轨道圆周部分的最低点B处,他们把一个钢球从轨道上的不同高处由静止释放。得到多组压力传感器示数F和对应的释放点的高度h的数据后,作出了如图乙所示的F-h图象。不计各处摩擦,取g=10m/s2

(1)求该研究小组用的离心轨道圆周部分的半径。

(2)当h=0.6 m,小球到达圆周上最高点C点时,轨道对小球的压力多大?

解:(1)小钢球从A点滚至B点的过程中,由动能定理得:

 (3分)

小钢球在B点时,由牛顿运动定律得:(3分)

解得:(1分)

由题图乙可知:当h=0时,F=mg=4N;当h=0.6m时,F=28N,

代入上式可得:R=0.2m(2分)

(2)小钢球从A点运动至C点的过程中机械能守恒可得:(2分)

小钢球在C点时,由牛顿运动定律得:(2分)

解得:FN=4N(1分)

练习册系列答案
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(10分)离心轨道是研究机械能守恒和向心力效果的一套较好的器材(如图甲所示)。某课外研究小组将一个压力传感器安装在轨道最低点B处,他们把一个钢球从轨道上的不同高处由静止释放,得到了多组压力传感器示数F和对应的释放点的高度h,并作出了一个F-h图像(如图乙所示)。根据图中所给信息,回答下列问题(不计各处摩擦):

(1)F-h图像中纵轴截距的物理意义是什么?

(2)该研究小组用的离心轨道圆周部分的半径是多少?

(3)当h=0.6m时,小球到达圆周上最高点C点时轨道对小球的压力是多大?

 

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(1)F-h图像中纵轴截距的物理意义是什么?
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(1)F-h图像中纵轴截距的物理意义是什么?

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