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如图所示的“S”字形玩具轨道,该轨道是用内壁光滑的薄壁细圆管弯成,固定在竖直平面内,轨道弯曲部分是由两个半径相等的半圆连结而成,圆半径必细管内径大得多,轨道底端与水平地面相切。弹射装置将一个小球(可视为质点)从点水平弹射向  点并进入轨道,经过轨道后从点水平抛出,已知小物体与地面段间的动摩擦因数,不计其它机械能损失,段长,圆的半径,小物体质量 ,轨道质量为,求:

(1)若,小物体从点抛出后的水平射程;

(2)若,小物体经过轨道的最高点时管道对小物体作用力的大小和方向;

(3)设小球进入轨道之前,轨道对地面的压力大小等于轨道自身的重力,当至少为多大时,可出现轨道对地面的瞬时压力为零。

(1)

(2)F=11N,方向竖直向下。

(3)=5m/s


解析:

(1)小物体运动到p点时的速度大小为,对小物体由点运动到p点过程应用动能定理得:

   (3分)

小物体P点做平抛运动,设运动时间为t,水平射程为s,则:

   (2分)

   (2分)

联立代入数据解得

  (1分)

(2)设在轨道最高点时管道对小物体的作用力大小为F,取竖直向下为正方向

(2分)

联立代人数据解得

F=11N  (1分)

方向竖直向下  (1分)

(3)分析可知,要使小球以最小速度运动,且轨道对地面的压力为零,

则小球的位置应该在“S”形轨道的中间位置, (2分)

则有:  (2分) 

  (2分) 

解得: =5m/s  (1分)

练习册系列答案
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科目:高中物理 来源: 题型:

如图所示的“S”字形玩具轨道,该轨道是用内壁光滑的薄壁细圆管弯成,固定在竖直平面内,轨道弯曲部分是由两个半径相等半圆连接而成,圆半径比细管内径大得多,轨道底端与水平地面相切,弹射装置将一个小球(可视为质点)从a点水平弹射向b点并进入轨道,经过轨道后从P点水平抛出,已知小物体与地面ab段间的动摩擦因数μ=0.2,不计其它机械能损失,ab段长L=1.25m,圆的半径R=0.1m,小物体质量m=0.01kg,轨道总质量为M=0.15kg,g=10m/s2,求:
(1)若v0=5m/s,小物体从P点抛出后的水平射程;
(2)若v0=5m/s,小物体经过轨道的最高点时,管道对小物体作用力的大小和方向.
(3)设小球进入轨道之前,轨道对地面的压力大小等于轨道自身的重力,当v0至少为多少时,轨道对地面的压力为零.

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科目:高中物理 来源: 题型:

如图所示的“S”字形玩具轨道,该轨道是用内壁光滑的薄壁细圆管弯成,将轨道固定在竖直平面内,轨道弯曲部分是由两个半径相等的半圆连接而成,圆半径比细管内径大得多,轨道底端与水平地面相切,弹射装置将一个小球(可视为质点)从a点水平弹射向b点并进入轨道,经过轨道后从P点水平抛出,已知小球与地面ab段间的动摩擦因数μ=0.2,不计其它机械能损失,ab段长L=1.25m,圆的半径R=0.1m,小球质量m=0.01kg,轨道质量M=0.22kg,g=10m/s2,求:
(1)若v0=
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m/s,小球从P点抛出后的水平射程;
(2)当v0至少为多大时,小球在最高点时才能使轨道对地面的压力为零.

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科目:高中物理 来源: 题型:

(20分)如图所示的“S”字形玩具轨道,该轨道是用内壁光滑的薄壁细圆管弯成,固定在竖直平面内,轨道弯曲部分是由两个半径相等的半圆连结而成,圆半径必细管内径大得多,轨道底端与水平地面相切。弹射装置将一个小球(可视为质点)从点水平弹射向  点并进入轨道,经过轨道后从点水平抛出,已知小物体与地面段间的动摩擦因数,不计其它机械能损失,段长,圆的半径,小物体质量 ,轨道质量为,求:

(1)若,小物体从点抛出后的水平射程;

(2)若,小物体经过轨道的最高点时管道对小物体作用力的大小和方向;

(3)设小球进入轨道之前,轨道对地面的压力大小等于轨道自身的重力,当至少为多大时,可出现轨道对地面的瞬时压力为零。

 

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科目:高中物理 来源:福建省宁德三县市一中2010届高三第二次联考(理综)物理部分 题型:计算题

(20分)如图所示的“S”字形玩具轨道,该轨道是用内壁光滑的薄壁细圆管弯成,固定在竖直平面内,轨道弯曲部分是由两个半径相等的半圆连结而成,圆半径必细管内径大得多,轨道底端与水平地面相切。弹射装置将一个小球(可视为质点)从点水平弹射向 点并进入轨道,经过轨道后从点水平抛出,已知小物体与地面段间的动摩擦因数,不计其它机械能损失,段长,圆的半径,小物体质量,轨道质量为,求:
(1)若,小物体从点抛出后的水平射程;
(2)若,小物体经过轨道的最高点时管道对小物体作用力的大小和方向;
(3)设小球进入轨道之前,轨道对地面的压力大小等于轨道自身的重力,当至少为多大时,可出现轨道对地面的瞬时压力为零。

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