【题目】如图所示,光滑轨道槽ABCD与粗糙轨道槽GH(点G与点D在同一高度但不相交,FH与圆相切)通过光滑圆轨道EF平滑连接,组成一套完整的轨道,整个装置位于竖直平面内。现将一质量的小球甲从AB段距地面高处静止释放,与静止在水平轨道上、质量为1kg的小球乙发生完全弹性碰撞。碰后小球乙滑上右边斜面轨道并能通过轨道的最高点E点。已知CD、GH与水平面的夹角为θ=37°,GH段的动摩擦因数为μ=0.25,圆轨道的半径R=0.4m,E点离水平面的竖直高度为3R(E点为轨道的最高点),(,,)求两球碰撞后:
(1)小球乙第一次通过E点时对轨道的压力大小;
(2)小球乙沿GH段向上滑行后距离地面的最大高度;
(3)若将小球乙拿走,只将小球甲从AB段离地面h处自由释放后,小球甲又能沿原路径返回,试求h的取值范围。
【答案】(1)30N ;(2)1.62m ;(3)h≤0.8m或h≥2.32m
【解析】
(1)小球甲从A点到B点由机械能守恒定律可得:
两小球碰撞时由动量守恒定律可得:
由机械能守恒定律可得:
小球乙从BC轨道滑至E 点过程,由机械能守恒定律得:
小球乙在E点,根据牛顿第二定律及向心力公式,
根据牛顿第三定律小球乙对轨道的压力N'=N,由以上各式并代入数据得:,=30N
(2)D、G离地面的高度
设小球乙上滑的最大高度为,则小球乙在GH段滑行的距离
小球乙从水平轨道位置滑至最高点的过程,根据动能定理:
其中,,
由以上各式并代入数据得
(3)只有小球甲时,小球甲要沿原路径返回,若未能完成圆周运动,则
若能完成圆周运动,则小球甲返回时必须能经过圆轨道的最高点E。设小球沿GH上升的竖直高度为,上升过程克服摩擦力做功为,则:
小球甲从释放位置滑至最高点的过程,根据动能定理:
设小球甲返回至G点时的速度为,根据动能定理:
从G点返回至E点的过程,根据机械能守恒:
在E点,
由以上各式得h=2.32m
故小球甲沿原路径返回的条件为或
科目:高中物理 来源: 题型:
【题目】在如图所示电路中,电源内阻不可忽略。开关S闭合后,在滑动变阻器R2的滑动端由a向b缓慢滑动的过程中,电流表、电压表均为理想表,下列说法正确的是
A. 电流表的示数减小B. 电压表的示数减小
C. 电容器C的电容增大D. 电容器C所带电荷量增大
查看答案和解析>>
科目:高中物理 来源: 题型:
【题目】蹦极是一项考验体力、智力和心理承受能力的空中极限运动。跳跃者站在约50m高的塔台上,把一根原长为L的弹性绳的一端绑在双腿的踝关节处,另一端固定在塔台上,跳跃者头朝下跳下去。若弹性绳的弹力遵守胡克定律,不计空气阻力,则在跳跃者从起跳到第一次下落到最低点的过程中,跳跃者的动能Ek(图线①)和弹性绳的弹性势能Ep(图线②)随下落高度的变化图象中,大致正确的是
A. B. C. D.
查看答案和解析>>
科目:高中物理 来源: 题型:
【题目】如图电路,当滑动变阻器的滑片P左右滑动时,有关小灯泡L亮度的变化,下列判断正确的是( )
A.向右滑动时,灯泡L变亮
B.向右滑动时,灯泡L变暗
C.向左滑动时,灯泡L变亮
D.向左滑动时,灯泡L亮度不变
查看答案和解析>>
科目:高中物理 来源: 题型:
【题目】如图甲所示,一条质量和厚度不计的纸带缠绕在固定于架子上的定滑轮上,纸带的下端悬挂一质量为m的重物,将重物由静止释放,滑轮将在纸带带动下转动。假设纸带和滑轮不打滑,为了分析滑轮转动时角速度的变化情况,释放重物前将纸带先穿过一电火花计时器,交变电流的频率为50Hz,如图乙所示,通过研究纸带的运动情况得到滑轮角速度的变化情况。下图为打点计时器打出来的纸带,取中间的一段,在这一段上取了7个计数点A、B、C、D、E、F、G,每相邻的两个计数点间有4个点没有画出,已知:其中x1=8.05cm、x2=10.34cm、x3=12.62cm、x4=14.92cm、x5=17.19cm、x6=19.47cm。
(1)根据上面的数据,可以求出D点的速度vD= ___m/s;(结果保留三位有效数字)
(2)测出滑轮半径等于3.00cm,则打下D点时滑轮的角速度为____rad/s;(结果保留三位有效数字)
(3)根据题中所给数据分析,在误差允许范围内,你认为滑轮的角速度随时间是____增大(选填“均匀”或“不均匀”)。
查看答案和解析>>
科目:高中物理 来源: 题型:
【题目】如图所示,A1、A2是完全相同的灯泡,线圈L的电阻可以忽略,下列说法中正确的是
A. 开关S接通时,A2灯先亮、A1灯逐渐亮,最后A1A2一样亮
B. 开关S接通时,A1、A2两灯始终一样亮
C. 断开S的瞬间,流过A2的电流方向与断开S前电流方向相反
D. 断开S的瞬间,流过A1的电流方向与断开S前电流方向相反
查看答案和解析>>
科目:高中物理 来源: 题型:
【题目】如图所示,横截面积为10 cm2的圆柱形气缸内有a、b两个质量忽略不计的活塞,两个活塞把气缸内的气体分为A、B两部分,A部分和B部分气柱的长度都为15cm。活塞a可以导热,气缸和活塞b是绝热的。与活塞b相连的轻弹簧劲度系数为100 N/m。初始状态A、B两部分气体的温度均为27℃,活塞a刚好与气缸口平齐,弹簧为原长。若在活塞a上放上一个5kg的重物,则活塞a下降一段距离后静止。然后通过B内的电热丝(图中未画出)对B部分气体进行缓慢加热,使活塞a上升到与气缸口再次平齐的位置,则此时B部分气体的温度为多少?(已知外界大气压强为p0=1×105Pa,重力加速度大小g=10 m/s2,不计活塞与气缸间的摩擦,不计弹簧及电热丝的体积)
查看答案和解析>>
科目:高中物理 来源: 题型:
【题目】一起重机的钢绳由静止开始匀加速提起质量为的重物,当重物的速度为时,起重机的有用功率达到最大值,以后起重机保持该功率不变,继续提升重物,直到以最大速度匀速上升为止,则整个过程中,下列说法正确的是 ( )
A. 若匀加速过程时间为t,则速度由v1变为v2的时间大于
B. 钢绳的最大拉力为
C. 重物的最大速度为
D. 重物做匀加速直线运动的时间为
查看答案和解析>>
科目:高中物理 来源: 题型:
【题目】用一条绝缘轻绳悬挂一个带电小球,小球质量为1.0×10-2kg,所带电荷量为+2.0×10-8C.现加一水平方向的匀强电场,平衡时绝缘绳与竖直线成30°角,绳长L=0.2m,(g=10m/s2)
(1)求这个匀强电场的电场强度大小;
(2)突然剪断轻绳,小球做什么运动?加速度大小和方向如何?
(3)若将小球拉到竖直位置a由静止释放求它到图示位置时速度大小.
查看答案和解析>>
湖北省互联网违法和不良信息举报平台 | 网上有害信息举报专区 | 电信诈骗举报专区 | 涉历史虚无主义有害信息举报专区 | 涉企侵权举报专区
违法和不良信息举报电话:027-86699610 举报邮箱:58377363@163.com