精英家教网 > 高中物理 > 题目详情

【题目】如图所示,在光滑的水平地面上的左端连接一光滑的半径为R的圆形固定轨道,并且水平面与圆形轨道相切,在水平面内有一质量M=3m的小球Q连接着轻质弹簧,处于静止状态,现有一质量为m的小球P从B点正上方h=R高处由静止释放,小球P和小球Q大小相同,均可视为质点,重力加速度为g。

(1)求小球P到达圆心轨道最低点C时的速度大小和对轨道的压力;

(2)求在小球P压缩弹簧的过程中,弹簧具有的最大弹性势能;

(3)若小球P从B点上方高H处释放,恰好使P球经弹簧反弹后能够回到B点,求高度H的大小。

【答案】(1)5mg (2) (3)3R

【解析】(1)小球PA运动到C的过程,根据机械能守恒得:mg(h+R)=mvC2
h=2R,
解得:vC=

在最低点C处,根据牛顿第二定律得:FN-mg=m
解得:FN=7mg,
根据牛顿第三定律可知,小球P对轨道的压力大小为7mg,方向竖直向下.
(2)弹簧被压缩过程中,当两球速度相等时,弹簧具有最大弹性势能,以向右为正,根据系统动量守恒得:mvC=(m+M)v,
根据机械能守恒定律得:mvC2=EPm+(m+M)v2
联立解得:EPm=mgR
(3)设小球PB上方高H处释放,到达水平面速度为v0,由机械能守恒定律得:
mg(H+R)=mv02
弹簧被压缩后再次恢复到原长时,设小球PQ的速度大小分别为v1v2,根据动量守恒定律有:mv0=-mv1+Mv2
根据机械能守恒定律有:mv02=mv12+Mv22
要使P球经弹簧反弹后恰好回到B点,则有:
mgR=mv12
联立解得:H=3R

练习册系列答案
相关习题

科目:高中物理 来源: 题型:

【题目】热敏电阻传感电路中常用的电子元件。现用伏安法测绘出热敏电阻分别在温度 =45℃和=75 ℃时的伏安恃性曲线,要求所绘的伏安特性曲线尽可能完整。先用欧姆表粗测出常温下待测热敏电阻的阻值大约为5,热敏电阻和温度计插入带塞的保温杯中,杯内有一定量的冷水,其他可用的器材有:

a.电流表 (量程0.6 A,内阻约2)

b.电流表 (量程3A,内阻约0.4)

c.电压表 (量程15V,内阻约50k)

d.电压表 (量程3A,内阻约10k)

e.滑动变阻器R1(最大阻值100 )

f. 滑动变阻器R2(最大阻值20 )

g.电源E(电动势为3 V,内阻可忽略不计)

h.盛有热水的热水杯(图中未画出)

i.开关,导线若干

(1)实验中电流表应选用____(填“"或“”),电压表应选用____ (填“”或"”),滑动变阻器应选用_____(填“R1"或“R2”)。

(2)将如图所示的实物图连接完整,形成测量电路(实线代表导线),要求测量误差尽可能小。

__________________

(3)实验过程中主要的操作步骤供如下,合理的顺序是________(填写步骤前的字母)

A.接通电路,调节滑动变阻器,多次记录电压表和电流表的示数

B.往保温杯中缓馒加入热水,并同步搅动均匀,得到温度稳定在t1

C.往保温杯中缓慢加入一定量的冷水,将热敏电阻和温度计插入保温杯中

D.往保温杯中加入一些热水,待温度稳定在t2

E.在同一个坐标系中绘出两个温度下热敏电阻的伏安特性曲线

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源: 题型:

【题目】矩形线框绕垂直于匀强磁场且在线框平面的轴匀速转动时产生了交变电流,下列说法正确的是(  )

A. 当线框位于中性面时,线框中感应电动势最大

B. 当穿过线框的磁通量为零时,线框中的感应电动势也为零

C. 每当线框经过中性面时,感应电动势或感应电流方向就改变一次

D. 线框经过中性面时,各边不切割磁感线

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源: 题型:

【题目】关于光的波粒二象性的理解正确的是

A. 大量光子的行为往往表现出粒子性,个别光子的行为往往表现出波动性

B. 光在传播时是波,而与物质相互作用时就转变成粒子

C. 光的波动性是大量光子之间的相互作用引起的

D. 波粒二象性是光的根本属性,有时它的波动性显著,有时它的粒子性显著

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源: 题型:

【题目】某同学在做研究平抛物体的运动的实验时,关于这个实验,以下说法正确的是_______

A.小球释放的初始位置越高越好

B.每次小球要从同一高度同一位置由静止释放

C.实验前要用重垂线检查坐标纸上的竖线是否竖直

D.小球的平抛运动要靠近但不接触木板

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源: 题型:

【题目】关于线圈的自感系数,下面说法正确的是(

A. 线圈的自感系数越大,自感电动势一定越大

B. 线圈中的电流变化越快,自感系数越大

C. 线圈的自感系数由线圈本身的因素及有无铁芯决定。

D. 线圈中的电流等于零时,自感系数也等于零

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源: 题型:

【题目】如图所示电子射线管.阴极K发射电子,阳极P和阴极K间 加上电压后电子被加速。A、B是偏向板,使飞进的电子偏离.若已知P、K间所加电压UPK=2.5×104V,两极板长度L=6.0×10-2m,板间距离d=3.6×10-2m,所加电压UAB=1000V,R=3×10-2m, 电子质量me=9.1×10-31kg,电子的电荷量e=-1.6×10-19C。设从阴极出来的电子速度为0,不计重力。(保留两位有效数字)

(1)电子通过阳极P板的速度υ0是多少?

(2)电子从偏转电极出来时的偏移距离y是多少?

(3)电子从偏转电极出来时具有动能Ek是多少?

(4)电子过偏转电极后到达距离偏转电极R=3×10-2m荧光屏上O′点,此点偏离入射方向的距离h是多少?

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源: 题型:

【题目】下列关于平抛运动的说法中正确的是(

A. 平抛运动是变速运动

B. 平抛运动是匀速运动

C. 平抛运动是直线运动

D. 平抛运动合速度方向不变

查看答案和解析>>

科目:高中物理 来源: 题型:

【题目】在探究小车速度随时间变化规律的实验中.

1)电磁打点计时器是一种使用_______(交流直流)电源的仪器.当所接电源频率是50Hz时,它每隔________s打一次点.

2)根据打点计时器打出的纸带,我们可以不利用公式计算就能直接得到的物理量是________

A.时间间隔 B.位移 C.平均速度 D.瞬时速度

3)接通电源与释放纸带,让纸带(随小车)开始运动,操作正确的是 ________  

A.先接通电源,后释放纸带 B.先释放纸带,后接通电源

C.释放纸带的同时接通电源 D.先接通电源或先释放纸带都可以

4)如图所示为某次小车实验时打出的纸带,打点计时器每隔0.02s打一个点,图中O点为第一个点,ABCD为每隔4点选定的计数点.根据图中标出的数据,纸带在BD间的平均速度为_______cm/s,打B点时纸带的瞬时速度为__________cm/s,小车运动的加速度是__________m/s2

查看答案和解析>>

同步练习册答案