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    5．如图所示，是某公园设计的一种惊险刺激的娱乐设施，除轨道CD段粗糙外，其余均光滑．一挑战者（穿戴上保护装置）的总质量为m=50kg，由静止开始沿着斜面轨道滑下，无机械能损失地滑入水平轨道并滑入第一个竖直圆形管道，做一次圆周运动后进入水平轨道CD，然后又滑入第二个竖直圆形管道，做一次圆周运动后滑入水平轨道DE，然后飞入水池内．已知第一个圆形管道的半径为R=6m，第二个圆形管道的半径为r=4m，且挑战者经过第一个圆形管道最高点A时刚好对管道内壁没有压力，经过轨道CD过程克服摩擦阻力做功Wf=3250J，水平轨道离水面高度为h=3m，管道的内径相对圆形管道半径可以忽略不计，并将挑战者看做质点，空气阻力忽略不计，g=10m/s2．求：
    （1）挑战者要完成上述过程，他由静止开始下滑的位置距水平轨道的高度H；
    （2）挑战者运动到第二个圆形管道最高点B时，他对管道内壁的作用力大小和方向；
    （3）挑战者入水时的动能．

    分析 （1）由机械能守恒定律可表在出A点的速度；再由向心力公式可列式，联立可求得下滑高度；
    （2）由动能定理得出B点的速度，再由同心力公式求得B点的压力；
    （3）对全程由动能定理可求得运动员入水时的动能．

    解答 解：（1）设挑战者在第一个竖直的圆形管道最高点的速度为vA，
    由动能定理得：mg（H-2R）=$\frac{1}{2}$mvA2-0，
    在A点，由牛顿第二定律得：mg=m$\frac{{v}_{A}^{2}}{R}$，
    解得：H=15m；
    （2）设挑战者在第二个竖直的圆形管道最高点的速度为vB，管道对他竖直向上的作用力大小为F，
    由牛顿第二定律得：mg（H-2r）-Wf=$\frac{1}{2}$mvB2-0，
    在B点，由牛顿第二定律得：mg-F=m$\frac{{v}_{B}^{2}}{r}$，
    解得：F=375N，方向竖直向上．
    设挑战者对管道的作用力为F′，
    根据牛顿第三定律可知：F′=375N，方向竖直向下． 
    （3）设挑战者入水时的动能为 Ek，由动能定理得：
    mg（H+h）-Wf=Ek，解得：Ek=5750J；
    答：（1）挑战者要完成上述过程，他由静止开始下滑的位置距水平轨道的高度H为15m；
    （2）挑战者运动到第二个圆形管道最高点B时，他对管道内壁的作用力大小为375N，方向：竖直向下；
    （3）挑战者入水时的动能为5750J．

    点评 本题为多过程问题，要注意正确分析物理过程，做好受力分析，选择正确的物理规律求解．

    练习册系列答案
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    科目：高中物理 来源： 题型：解答题

    15．不计空气阻力，小球从静止开始自由下落，下落过程途经高8.8m的广告画，小球通过广告画的时间为0.4s，求小球释放点到广告画上边缘的距离．g取10m/s2．

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    科目：高中物理 来源： 题型：选择题

    16．运动员双手握住竖直的竹竿匀速上攀和匀速下滑时，他所受的摩擦力分别为F上和F下，下列说法正确的是（　　）
    A．F上向上，F下向下B．F上向下，F下向下C．F上向上，F下向上D．F上向上，F下向下

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    科目：高中物理 来源： 题型：选择题

    13．如图所示，物体B的上表面水平，当A、B相对静止沿斜面匀速下滑时，斜面保持静止不动，则下列判断正确的有（　　）
    A．物体B的上表面一定是粗糙的
    B．物体C受水平面的摩擦力方向一定水平向右
    C．水平面对物体C的支持力小于三物体的重力大小之和
    D．物体B、C都只受4个力作用

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    科目：高中物理 来源： 题型：解答题

    20．如图1，在两块相同的竖直木板A、B之间有重为G=30N的物体，用两个大小相同的力F1、F2垂直压木板，物体与木板间的动摩擦因数μ=0.5，不计木板的重力．
    （1）已知F1=F2=32N，若把物体沿板水平拉出（垂直纸面方向），求所需拉力的最小值．
    （2）如图2，现调整F1、F2大小使两木板在竖直平面内转到与水平方向成37°角时，物体处于平衡，此时F1=18N．若用平行于木板的力把物体沿板向上拉出，求拉力F的最小值．

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    科目：高中物理 来源： 题型：选择题

    10．下列关于速度和加速度的说法中，正确的是（　　）
    A．加速度很大的物体，速度可以很小
    B．加速度减小时，速度也必然随着减小
    C．物体的速度为零时，加速度必为零
    D．物体的速度变化越大，则物体的加速度也越大

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    科目：高中物理 来源： 题型：解答题

    17．小明通过实验探究合力的方法：
    （1）实验所用的一只弹簧测力计如图所示，在用它测力前应对它进行的操作是调零；
    （2）小明认为用两个拉力同时拉橡皮条时，应保证两个拉力大小相等，你认为没有（填“有”或“没有”）这个必要；他还认为实验中应保证两个拉力的方向要相互垂直，你认为是否正确？错误（填“正确”或“错误”） 
    （3）本实验采用的科学方法是：C
    A．控制变量法   B．理想实验法   C．等效替代法   D．建立物理模型法
    （4）实验中，用弹簧测力计拉细绳套时，拉力沿弹簧轴线方向，且与水平木板平行，能（填“能”或“不能”）减小实验误差；作各个力的图示时，所选择的标度应相同（填“相同”或“不同”）．

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    科目：高中物理 来源： 题型：多选题

    14．一个质点做简谐振动的图象如图所示，下列判断中正确的是（　　）
    A．质点振动周期是8sB．质点振幅是4cm
    C．4s末质点的速度为负，加速度为零D．10s末质点的加速度为正，速度最大

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    科目：高中物理 来源： 题型：解答题

    15．用半径相同的小球1和小球2的碰撞验证动量守恒定律，实验装置如图1所示，斜槽与水平槽圆滑连接．安装好实验装置，在地上铺一张白纸，白纸上铺放复写纸，记下重锤线所指的位置O．接下来的实验步骤如下：
    步骤1：不放小球2，让小球1从斜槽上A点由静止滚下，并落在地面上．重复多次，用尽可能小的圆，把小球的所有落点圈在里面，其圆心就是小球落点的平均位置；
    步骤2：把小球2放在斜槽前端边缘位置B，让小球1从A点由静止滚下，使它们碰撞．重复多次，并使用与步骤1同样的方法分别标出碰撞后两小球落点的平均位置；
    步骤3：用刻度尺分别测量三个落地点的平均位置M、P、N离O点的距离，即线段OM、OP、ON的长度．

    （1）对于上述实验操作，下列说法正确的是ADE
    A．应使小球每次从斜槽上相同的位置自由滚下
    B．斜槽轨道必须光滑
    C．实验过程中，白纸可以移动，复写纸不能移动
    D．斜槽轨道末端必须水平
    E．小球1的质量应大于小球2的质量
    （2）本实验除需测量线段OM、OP、ON的长度外，还需要测量的物理量有C．
    A．A、B两点间的高度差h1
    B．B点离地面的高度h2
    C．小球1和小球2的质量m1、m2
    D．小球1和小球2的半径r
    （3）当所测物理量满足表达式m1OP=m1OM+m2ON（用所测物理量的字母表示）时，即说明两球碰撞遵守动量守恒定律．如果还满足表达式m1OP2=m1OM2+m2ON2（用所测物理量的字母表示）时，即说明两球碰撞时无机械能损失．
    （4）完成上述实验后，某实验小组对上述装置进行了改造，如图2所示．在水平槽末端与水平地面间放置了一个斜面，斜面的顶点与水平槽等高且无缝连接．使小球1仍从斜槽上A点由静止滚下，重复实验步骤1和2的操作，得到两球落在斜面上的平均落点M′、P′、N′．用刻度尺测量斜面顶点到M′、P′、N′三点的距离分别为l1、l2、l3．则验证两球碰撞过程中动量守恒的表达式为${m}_{1}\sqrt{{l}_{2}}={m}_{1}\sqrt{{l}_{1}}+{m}_{2}\sqrt{{l}_{3}}$（用所测物理量的字母表示）．

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