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(12分)如图所示,粗糙水平轨道AB与竖直平面内的光滑半圆轨道BDC在B处平滑连接,B、C分别为半圆轨道的最低点和最高点,D为半圆轨道的最右端。一个质量m的小物体P被一根细线拴住放在水平轨道上,细线的左端固定在竖直墙壁上。在墙壁和P之间夹一根被压缩的轻弹簧,此时P到B点的距离为x0。物体P与水平轨道间的动摩擦因数为μ,半圆轨道半径为R。现将细线剪断,P被弹簧向右弹出后滑上半圆轨道,恰好能通过C点。试求:

(1)物体经过B点时的速度的大小?
(2)细线未剪断时弹簧的弹性势能的大小?
(3)物体经过D点时合力的大小?
(1)(2)(3)

试题分析:(1)由于小球恰好能通过最高点C,则
B到C机械能守恒,则
解得:
(2)P到B过程弹力、摩擦力做功,动能定理:
解得:,则弹簧的弹性势能为
(3)B到D机械能守恒,则
D点轨道对物块的支持力
解得:,则物体经过D点时合力
练习册系列答案
相关习题

科目:高中物理 来源:不详 题型:计算题

(12分)某校课外兴趣小组正在进行遥控电动小车性能测试,如图所示,AB段是粗糙的水平路面,长s=7.5m,在AB段小车受到的阻力为车重的0.1倍;BCD是一段半径R=4 m的光滑圆弧路面,最高点C, 圆心O,∠BOC=37°。若小车的质量为m=2kg,保持小车功率P=10W不变,自A点由静止开始运动,在AB段达到最大速度后,并保持此速度匀速运动到B点,这时,停止遥控(关闭小车上的电动机),而让小车继续沿光滑圆弧路面滑行。(不计小车经过B点时的能量损失,取g=10m/s2,已知sin37°=0.6;cos37°=0.8)。求:


(1)小车在AB段运动的最大速度大小;
(2)小车到达C点时速度的大小;
(3)小车在AB段运动的时间。

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科目:高中物理 来源:不详 题型:计算题

(18分)如图甲所示,两根足够长、电阻不计的光滑平行金属导轨相距为L1=2m,导轨平面与水平面成θ=30°角,上端连接阻值R=1.5Ω的电阻;质量为m=0.4kg、阻值r=0.5Ω的匀质金属棒ab放在两导轨上,距离导轨最上端为L2=4m,棒与导轨垂直并保持良好接触。整个装置处于一匀强磁场中,该匀强磁场方向与导轨平面垂直,磁感应强度大小随时间变化的情况如图乙所示。(g=10m/s2
(1)保持ab棒静止,在0~4s内,通过金属棒ab的电流大小和方向;
(2)为了保持ab棒静止,需要在棒的中点施加一垂直于棒且平行于导轨平面的外力F,求2s时外力F的大小和方向;
(3)5s后撤去外力,金属棒由静止开始向下滑动,滑行1.1m恰好匀速运动,求在此过程中电阻R上产生的焦耳热。

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科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

如图所示,小球从A点以初速度v0沿粗糙斜面向上运动,到达最高点B 后返回A,C为AB的中点.下列说法中正确的是(  )
A.小球从A出发到返回A的过程中,位移为零,外力做功为零
B.小球从A到C过程与从C到B过程,减少的动能相等
C.小球从A到C过程与从C到B过程,损失的机械能相等
D.小球从A到C过程与从C到B过程,速度的变化量相等

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科目:高中物理 来源:不详 题型:填空题

如图所示,一物体m在沿斜面向上的恒力F作用下,由静止从底端沿光滑的斜面向上做匀加速直线运动,经时间t力F做功为60J,此后撤去力F,物体又经过时间t回到出发点,若以地面为零势能面,物体回到出发点的动能为     ;撤去力F时物体的重力势能为     

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科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

如图所示,空间的某个复合场区域内存在着方向相互垂直的匀强电场和匀强磁场.质子由静止开始经一加速电场加速后,垂直于复合场的界面进入并沿直线穿过场区,质子从复合场区穿出时的动能为Ek.那么氘核同样由静止开始经同一加速电场加速后穿过同一复合场后的动能Ek′的大小是(  )
A.Ek′=EkB.Ek′>Ek
C.Ek′<EkD.条件不足,难以确定

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科目:高中物理 来源:不详 题型:计算题

(12分)冰壶比赛是在水平冰面上进行的体育项目,比赛场地示意如图.比赛时运动员在投掷线AB处让冰壶以v0=2m/s的初速度向圆垒圆心O点滑出,已知圆垒圆心O到AB线的距离为30m,冰壶与冰面间的动摩擦因数为µ1=0.008(g取10m/s2).问:
(1)如果在圆垒圆心O有对方的冰壶,则能否将对方冰壶撞开?请通过计算说明理由.
(2)如果在圆垒圆心O有对方的冰壶,为了确保将对方冰壶撞开,运动员可以用毛刷擦冰壶运行前方的冰面,使冰壶与冰面间的动摩擦因数减小,若用毛刷擦冰面后动摩擦因数减少至, µ2=0.004,则运动员用毛刷擦冰面的长度应大于多少米?

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科目:高中物理 来源:不详 题型:计算题

(14分)如图所示,水平轨道AB与竖直轨道CD用一光滑的半径R=0.5m的圆弧BC平滑连接,现有一物块从竖直轨道上的Q点由静止开始释放,已知QC间的长度R=0.5m,物块的质量m=0.2kg,物块与AB和CD轨道间的动摩擦因数均为μ=0.5,重力加速度g取10m/s2,求;

(1)物块下滑到水平面后,距离B点的最远距离s为多少?
(2)若整个空间存在一水平向右的匀强电场,电场强度E=1.0×106V/m,并使物块带电,带电量为q=+2.0×10-6C,所有接触面均绝缘,现使带电物块从水平面上的P点由静止开始释放(P点未在图中标出),要想使物块刚好能通过Q点,PB间的长度L为多少?
(3)在符合第二问的基础上,物块到达圆弧上C点时,对轨道的压力大小?

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科目:高中物理 来源:不详 题型:计算题

(19分) 如图所示,在一倾角为370的绝缘斜面下端O,固定有垂直于斜面的绝缘挡板。斜面ON段粗糙,长度s=0.02m,NM段光滑,长度L=0.5m。在斜面的所在区域有竖直向下的匀强电场,场强为2×lo5 N/C。有一小滑块质量为2×10-3 kg,带正电,电量为 1×l0-7C,小滑块与ON段表面的动摩擦因数为0.75。将小滑块从M点由静止释放,在运动过程中没有电量损失,与挡板相碰后原速返回。已知,g取 l0m/s2.求:

(1)小滑块第一次过N点的速度大小;
(2)小滑块最后停在距离挡板多远的位置;
(3)小滑块在斜面上运动的总路程。

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