练习册

  • 练习册
  • 试题
    精英家教网 > 高中物理 > 题目详情
    17．如图所示，水平桌面上有一轻弹簧，左端固定在A点，自然状态时其右端位于B点．水平桌面右侧有一竖直放置的轨道MNP，其形状为半径R=1.0m的圆环剪去了左上角120°的圆弧，MN为其竖直直径，P点到桌面的竖直距离是h=2.4m．用质量为m=0.2kg的物块将弹簧缓慢压缩到C点后释放，物块过B点后做匀变速运动，其位移与时间的关系为s=6t-2t2（m），物块飞离桌面后恰好由P点沿切线落入圆轨道．（不计空气阻力，g取10m/s2）
    （1）求物块m过B点时的瞬时速度vB及与桌面间的动摩擦因数μ；
    （2）若轨道MNP光滑，求物块经过轨道最低点N时对轨道的压力FN；
    （3）若物块刚好能到达轨道最高点M，求物块从B点到M点的运动过程中克服摩擦力所做的功W．

    分析 （1）物块过B点后做匀变速运动，将其位移与时间的关系为s=6t-2t2与匀变速直线运动的位移时间公式进行对比，得到初速度和加速度，根据牛顿第二定律求解动摩擦因数；
    （2）物块离开D点做平抛运动，由P点沿圆轨道切线落入圆轨道，由机械能守恒定律求出最低点的速度，由向心力公式求对轨道的压力；
    （3）物块在内轨道做圆周运动，在最高点有临界速度，根据机械能守恒定律，求出M点的速度，与临界速度进行比较结合动能定理，求克服摩擦力做功．

    解答 解：（1）m过B点后遵从s=6t-2t2（m）
    所以知：vB=6m/s，a=-4m/s2
    由牛顿第二定律：μmg=ma，解得μ=0.4
    （2）物块竖直方向的分运动为自由落体运动，
    P点速度在竖直方向的分量vy=$\sqrt{2gh}$=4$\sqrt{3}$m/s
    P点速度在水平方向的分量vx=vytan30°=4m/s
    解得离开D点的速度为vD=4m/s
    由机械能守恒定律，有$\frac{1}{2}$mvN2=$\frac{1}{2}$mvD2+mg（h+R-Rcosθ）
    得vN2=74m2/s2
    根据牛顿第二定律，有FN′-mg=m$\frac{{{v}_{N}}^{2}}{R}$
    解得FN′=16.8N
    根据牛顿第三定律，FN=FN′=16.8N，方向竖直向下．
    （3）物块刚好能到达M点，有mg=m$\frac{{{v}_{M}}^{2}}{R}$
    解得vM=$\sqrt{gR}$=$\sqrt{10}$m/s
    物块到达P点的速度vP=$\sqrt{V_D^2+V_y^2}$=8m/s
    从P到M点应用动能定理，有-mgR（1+cosθ）-WPNM=$\frac{1}{2}$mvM2-$\frac{1}{2}$mvP2
    解得WPNM=2.4J
    从B到D点应用动能定理，
    有-WBD=$\frac{1}{2}$mvD2-$\frac{1}{2}$mvB2
    解得WBD=2J
    物块从B点到M点的运动过程中克服摩擦力所做的功为：
    W=4J+2J=4.4J
    答：（1）物块m过B点时的瞬时速度vB为6m/s，桌面间的动摩擦因数为0.4；
    （2）若轨道MNP光滑，物块经过轨道最低点N时对轨道的压力FN大小为16.8N，方向竖直向下；
    （3）若物块刚好能到达轨道最高点M，物块从B点到M点的运动过程中克服摩擦力所做的功W为4.4J．

    点评 该题涉及到多个运动过程，关键要掌握每个遵循的物理规律，如机械能守恒定律、平抛运动基本公式、圆周运动向心力公式，还要把握住物块到达最高点的临界条件：重力提供向心力，求得临界速度．

    练习册系列答案
    年级 高中课程 年级 初中课程
    高一 高一免费课程推荐！ 初一 初一免费课程推荐！
    高二 高二免费课程推荐！ 初二 初二免费课程推荐！
    高三 高三免费课程推荐！ 初三 初三免费课程推荐！
    相关习题

    科目：高中物理 来源： 题型：解答题

    7．一个电压表V，量程约为5V，有清晰刻度但没有示数，内电阻约为10kΩ，某同学想准确地测出其量程和内阻，可以使用的实验器材如下：
    A．电源（电动势约15V，内电阻小于2Ω）
    B．标准电压表V0（量程为15V，内电阻约30kΩ）
    C．电阻箱（阻值范围0～9999.9Ω）
    D．电阻箱（阻值范围0～99999.9Ω）
    E．滑动变阻器（阻值为0～20Ω）
    F．滑动变阻器（阻值为0～20kΩ）
    G．开关S和导线若干
    该同学的实验操作过程为：
    （1）将实验仪器按图甲所示电路连接，电阻箱R1应选D，滑动变阻器R0应选E（填仪器前的字母序号）．
    （2）将电阻箱R1的阻值调至最大，将滑动变阻器的滑片P移至滑动变阻器的接近右端处，闭合电键S；接着调节电阻箱，直至电压表Vx满偏，记录此时电阻箱的阻值R和标准电压表V0的示数U；
    （3）向左移动滑片P至滑动变阻器的另一位置，再次调节电阻箱直至电压表Vx满偏，记录此时电阻箱的阻值R和标准电压表V0的示数U；
    （4）重复步骤（3）多次；
    （5）该同学将实验中记录的各组电阻箱的阻值R和标准电压表V0的示数U的数据在U-R坐标系中正确地描好点（如图乙），请你在图中完成U-R图线．
    （6）根据图线可以求得电压表Vx的量程为4.5V，内电阻为9kΩ．

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：选择题

    8．如图所示，通有恒定电流的导线MN与闭合线框共面，第一次将线框由位置1平移到位置2，第二次将线框绕cd边翻转到位置2，设先后两次通过线框的磁通量变化分别为△Φ1和△Φ2，则（　　）
    A．△Φ1＞△Φ2B．△Φ1=△Φ2C．△Φ1＜△Φ2D．无法确定

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：多选题

    5．某人用手将质量为1kg的物体由静止向上提起1m，这时物体的速度为2m/s，取g=10m/s2，则下列说法中正确的是（　　）
    A．物体的动能增加了2JB．物体的重力势能增加了10J
    C．物体的动能增加了10JD．手对物体做的功为2J

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：解答题

    12．重为2×104N的汽车，在水平路面上行驶，若保持40kW的输出功率不变，阻力为车重的0.02倍，求：
    （1）行驶150m后，速度从10m/s增加到20m/s，此时汽车的加速度；
    （2）汽车以恒定的功率启动后能达到的最大速度．

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：多选题

    2．如图所示，为交流发电机、理想变压器和灯光连成的电路，灯光的额定电压为U0，电阻为R．当发电机械圈的转速为n时，灯光正常发光，此时电压表示数为U．图中线圈处于中性面位置，并以此作为计时开始，则有（　　）
    A．变压器输入电压的瞬时值是u=Usin2πnt
    B．变压器输入电压的瞬时值是u=$\sqrt{2}$Usin2πnt
    C．电流表的示数是$\frac{U_0^2}{RU}$
    D．电流表的示数是$\frac{U}{R}$

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：解答题

    9．一同学用图示装置研究色散现象，半径为R的半圆形玻璃砖下端紧靠在足够大的EF上．O点为圆心，OO′为直径PQ的垂线．一束复色光沿半径方向与OO′成θ=30°角射向O点．已知复色光包含有折射率从n1=$\sqrt{2}$到n2=1.6的光束，光屏上出现了彩色光带．sin37°=0.6．
    （1）求彩色光带的宽度L；
    （2）改变复色光入射角，光屏上的彩色光带将变成一个光点，求此时的入射角．

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：选择题

    6．汤姆生发现了电子并由此提出了原子结构的葡萄干蛋糕模型，他发现电子的实验基础是（　　）
    A．α粒子散射实验B．阴极射线实验
    C．α粒子轰击铍核实验D．α粒子轰击氮核实验

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：选择题

    7．如图，一轻质弹簧放在光滑斜面上且下端固定，一质量为m的滑块从斜面顶端A由静止开始下滑，到达B点开始压缩弹簧，在把弹簧压缩到最短处C的过程中，下列说法中正确的是（　　）
    A．由B到C，滑块一直做减速运动
    B．由A到C，滑块的机械能守恒
    C．由B到C，弹性势能和滑块动能之和逐渐增大
    D．在C处，滑块的合外力为零

    查看答案和解析>>

    同步练习册答案