分析 (1)从A到B,运用动能定理求出物块到达B点的速度,在B点,运用牛顿第二定律和向心力公式求出轨道对小物块的作用力大小.
(2)假设物块能运动到D点,对B到D的过程,运用动能定理求出物块到达D点的速度,与临界速度比较,分析假设是否正确,从而作出判断.
(3)若小物块能进入EF轨道,且不越过F 点,运动到F点时,在D点的速度最大,由动能定理求解.
解答 解:(1)从A到B,由动能定理得:
mgh-Fh=$\frac{1}{2}m{v}_{B}^{2}-\frac{1}{2}m{v}_{0}^{2}$
代入数据解得:vB=2m/s
在B点,由牛顿第二定律得:
F+N-mg=m$\frac{{v}_{B}^{2}}{{r}_{1}}$
代入数据解得:N=5$\sqrt{2}$N
(2)假设小物块能从B到D,由动能定理得:
-2mgr2-μmgL=$\frac{1}{2}m{v}_{D}^{2}$-$\frac{1}{2}m{v}_{B}^{2}$
代入数据解得:vD=$\sqrt{5}$m/s
若小物块恰好过D点,有:mg=m$\frac{v{′}_{D}^{2}}{{r}_{2}}$
解得:v′D=$\sqrt{g{r}_{2}}$=2m/s
因为vD>v′D,所以小物块能通过D点.
(3)小物块恰好到F点,从E到F,由动能定理得:
-mgR(1-cosθ)=0-$\frac{1}{2}m{v}_{E}^{2}$
代入数据解得:vE=$\sqrt{10}$m/s
所以小物块在D点的速度范围是:2m/s≤vD≤$\sqrt{10}$m/s
答:(1)当小物块在圆弧轨道AB运动到B点时,轨道对小物块的作用力大小是5$\sqrt{2}$N;
(2)小物块能通过D 点;
(3)若小物块能进入EF轨道,且不越过F 点,小物块在D点的速度范围是2m/s≤vD≤$\sqrt{10}$m/s.
点评 理清物块的运动情况,抓住每个过程和状态的物理规律是关键.第1问,也可以根据F=mg,判断出物块在AB段做匀速圆周运动,确定出物块通过B点的速度.
科目:高中物理 来源: 题型:多选题
A. | 实验时应先放开纸带再接通电源 | |
B. | 从纸带上可求出计数点F对应的速率 | |
C. | 从纸带上可求出计数点B对应的速率 | |
D. | 相邻两个计数点间的时间间隔为0.02s |
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科目:高中物理 来源: 题型:选择题
A. | 车对桥的压力等于汽车的重力 | |
B. | 车对桥的压力大于汽车的重力 | |
C. | 车的速度越大,车对桥面的压力越小 | |
D. | 车的速度越大,车对桥面的压力越大 |
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科目:高中物理 来源: 题型:多选题
A. | 在0~1s 内,物体做加速运动,合外力做负功 | |
B. | 在1~3s 内,物体做匀速运动,合外力做正功 | |
C. | 在3~7s 内,合外力做功为零 | |
D. | 在0~5s 内,速度变化量为零,合力的平均功率为零 |
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科目:高中物理 来源: 题型:选择题
A. | 自由落体运动是一种匀变速直线运动 | |
B. | 重的物体与轻的物体下落一样快 | |
C. | 物体都具有保持原来运动状态的属性,即惯性 | |
D. | 力不是维持物体运动的原因 |
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科目:高中物理 来源: 题型:计算题
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科目:高中物理 来源: 题型:多选题
A. | 提升过程中手对物体做功m(a+g)h | |
B. | 提升过程中合外力对物体做功m(a+g)h | |
C. | 提升过程中物体的动能增加m(a+g)h | |
D. | 提升过程中物体物体机械能增加m(a+g)h |
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科目:高中物理 来源: 题型:选择题
A. | 指1mL的油酸溶液的体积 | |
B. | 指一滴油酸溶液的体积 | |
C. | 指一滴油酸溶液中所含纯油酸的体积 | |
D. | 指一滴油酸溶液中酒精的体积 |
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