分析 (1)小物体和轨道组成的系统水平方向动量守恒:由动量守恒定律可得求解最大速率;
(2)由水平方向动量守恒定律,对全过程应用能量守恒规律可求得小物体回到A点时的速度.
解答 解:①由题意分析可知,当小物体沿运动到圆弧最低点B时轨道的速率最大,设为vm,假设此时小物体的速度大小为v,则小物体和轨道组成的系统水平方向动量守恒:以初速度的方向为正方向;由动量守恒定律可得:
Mvm=mv
由机械能守恒得:mg(H+R)=$\frac{1}{2}$Mvm2+$\frac{1}{2}$mv2
联立并代入数据解得:vm=2.0m/s
②由题意分析可知,小物体第一次沿轨道返回到A点时小物体与轨道在水平方向的分速度相同,设为vx,假设此时小物体在竖直方向的分速度为vy,则对小物体和轨道组成的系统,由水平方向动量守恒得:
(M+m)vx=0
由能量守恒得:mgH=$\frac{1}{2}$(M+m)vx2+$\frac{1}{2}$mvy2+μmg×2L
联立并代入数据解得:vx=0;vy=4.0m/s;
故小物体第一次沿轨道返回到A点时的速度大小为:vA=$\sqrt{{v}_{x}^{2}+{v}_{y}^{2}}$=$\sqrt{16}$=4m/s
答:(1)ABCD轨道在水平面上运动的最大速率为2.0m/s;
(2)第一次沿轨道返回到A点时的速度大小为4m/s.
点评 本题考查动量守恒定律及能量关系的应用,要注意明确系统在水平方向动量是守恒的,整体过程中要注意能量的转化与守恒.
科目:高中物理 来源: 题型:选择题
A. | 受到重力、弹力、静摩擦力和向心力四个力的作用 | |
B. | 所需的向心力由重力提供 | |
C. | 所需的向心力由静摩擦力提供 | |
D. | 所需的向心力由重力、弹力、静摩擦力的合力提供 |
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科目:高中物理 来源: 题型:解答题
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科目:高中物理 来源: 题型:选择题
A. | a点的电势高于b点且两点间的电势差保持不变 | |
B. | 外力F先减小后增大 | |
C. | 机械能转化为电能的快慢保持不变 | |
D. | 正方形框架的发热功率总小于ab杆的发热功率 |
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科目:高中物理 来源: 题型:多选题
A. | 在图甲的t=0.01s时刻,矩形线圈平面与磁场方向平行 | |
B. | 变压器原线圈两端电压的瞬时值表达式为u=36$\sqrt{2}$sin50πt(V) | |
C. | Rt处温度升高时,电压表V1示数与V2示数的比值变大 | |
D. | Rt处温度升高时,电压表V2示数与电流表A2示数的乘积可能变大、也可能变小,而电压表V1示数与电流表A1示数的乘积一定变大 |
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科目:高中物理 来源: 题型:选择题
A. | $\frac{π{B}^{2}ω{r}^{4}}{R}$ | B. | $\frac{2π{B}^{2}ω{r}^{4}}{R}$ | C. | $\frac{4π{B}^{2}ω{r}^{4}}{R}$ | D. | $\frac{8π{B}^{2}ω{r}^{4}}{R}$ |
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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:选择题
A. | 卫星“G1”和“G3”的加速度大小相等且为$\frac{R}{r}$g | |
B. | 如果调动“高分一号”卫星快速到达B位置的下方,必须对其加速 | |
C. | 卫星“G1”由位置A运动到位置B所需的时间为$\frac{πr}{3R}$$\sqrt{\frac{r}{g}}$ | |
D. | 若“高分一号”所在高度处有稀薄气体,则运行一段时间后,机械能会增大 |
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科目:高中物理 来源: 题型:解答题
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