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精英家教網 > 高中物理 > 題目詳情
16.如圖所示,半徑為R的14光滑圓弧軌道豎直固定,其右方有底面半徑為r,高度為h的轉筒,轉筒頂端與圓弧軌道低端B等高,轉筒的筒壁開有一寬度與小球直徑接近的狹縫,其軸線與圓弧軌道在同一豎直平面內,開始時狹縫也在這一平面內的圖示位置.今讓一質量為m的小球自A點由靜止開始沿圓弧軌道滑下,到達B點時觸動光電裝置,使轉筒立刻以某一角速度勻速轉動起來,不計一切摩擦阻力.
(1)小球到達B點時對軌道的壓力大小FB
(2)如果小球從狹縫的中間位置C點進入轉筒,求轉筒軸線距B點的距離L.
(3)通過調節(jié)L的長度,使小球能夠恰好從狹縫進入轉筒后,再從狹縫射出轉筒,并且轉筒轉過的圈數最少,求L的長度和轉筒轉動的角速度ω.

分析 (1)小球從A到B的過程,只有重力做功,機械能守恒,由機械能守恒定律求出小球到達B點的速度,在B點,由合力提供向心力,根據向心力公式及牛頓第三定律即可求解;
(2)小球從C點拋出后做平拋運動,根據平拋運動的基本規(guī)律即可求解轉筒軸線距B點的距離L;
(3)小物塊最終正好進入小孔,所以在小球做平拋運動的時間里,轉筒正好轉了n圈,即t=nT=n2πω(n=1,2,3…).

解答 解:(1)小球從A到B的過程,根據機械能守恒定律得:
   mgR=12mvB2
在B點,由向心力公式可得  N-mg=mv2BR  ②
聯立解得 N=3mg
根據牛頓第三定律,小球對軌道的壓力大小等于支持力,方向豎直向下 FB=N=3mg  ③
(2)小球從C點拋出后做平拋運動,根據平拋運動規(guī)律得
   12h=12gt2  ④
   L-r=vBt ⑤
聯立①④⑤可得  L=r+2Rh
(3)當小球從B到射入轉筒,轉筒轉過1圈,小球穿過轉筒,轉筒轉過半圈時,轉筒轉過的圈數最少 L-r=vBt1
又ωt1=2π  ⑦
    2r=vBt2
ωt2=π  ⑨
聯立①⑥⑦⑧⑨可得 L=5r,ω=\frac{{π\(zhòng)sqrt{2gR}}}{2r}
答:
(1)小球到達B點時對軌道的壓力大小FB是3mg.
(2)如果小球從狹縫的中間位置C點進入轉筒,轉筒軸線距B點的距離L是r+\sqrt{2Rh}
(3)L的長度是5r,轉筒轉動的角速度ω是\frac{{π\(zhòng)sqrt{2gR}}}{2r}

點評 本題要分析小球的運動情況,把握每個過程的物理規(guī)律,知道圓周運動的周期性,運用圓周運動、平拋運動與機械能守恒定律等知識解答.

練習冊系列答案
相關習題

科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

6.如圖甲所示,質最m=1kg的物體靜止在粗糙的水平面上,物體與水平面間的動摩擦因數為μ,物體運動過程中空氣阻力不能忽略,其大小與物體運動的速度成正比,比例系數用k 表示,在水平恒定拉力F作用下物體開始運動,最終將做勻速運動.當改變拉力F的大小時,相對應的勻速運動速度v也會變化,v與F的關系如圖乙所示,g=10m/s2,則( �。�
A.物體在勻速運動之前做加速度越來越大的加速運動
B.物體與水平面之間的動摩擦因數μ=0.1
C.比例系數k=\frac{2}{3}N•s/m
D.根據題目條件無法求出比例系數k

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科目:高中物理 來源: 題型:計算題

7.如圖所示,將一張A4紙(質量可忽略不計)夾在物理書內100頁處,書對A4紙的壓力為3N,A4紙與書之間的動摩擦因數為0.4,則要把A4紙從書中150頁處拉出,拉力至少應為多大?

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科目:高中物理 來源: 題型:計算題

4.質量為m1=0.1kg的小球A以6m/s的速度在光滑水平面上運動,跟原來靜止的質量為m2=25g的小球B相碰撞,如果碰撞是彈性的,求碰撞后小球A與小球B的速度.

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科目:高中物理 來源: 題型:解答題

11.頻閃攝影是研究變速運動常用的實驗手段.在暗室中,相機的快門處于常開狀態(tài),頻閃儀每隔一定時間發(fā)出一次短暫的強烈閃光,照亮運動的物體,于是照片上記錄了物體在幾個閃光時間的位置.圖示小球自由下落時的頻閃照片,頻閃儀每隔0.04s閃光一次.請通過照片計算自由落體加速度.照片中的數字是小球距起落點的距離.(圖中數字的單位是cm)
請分別用以下三種方法求出自由落體加速度g.
方法一(用加速度公式求):先求出小球在各個位置的速度.
方法二(用逐差法求)先求出各個時間段內的位移.
方法三(用圖象法求):先求出小球在各個位置的速度(見方法一),再畫出速度圖象,由速度圖象圖線的斜率可求得自由落體加速度.

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科目:高中物理 來源: 題型:填空題

1.根據玻爾理論,氫原子的電子從能量為E的軌道躍遷到能量為E’的軌道,會輻射出波長為λ的光,以h表示普朗克常量,c表示真空中的光速,則E′=E-h\frac{c}{λ},該氫原子的電子繞核運轉的動能會增大(選填“增大”、“減小”或“不變”).

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科目:高中物理 來源: 題型:實驗題

8.熱敏電阻是傳感電路中常用的電子元件,現用伏安法研究電阻在不同溫度下的伏安特性曲線,要求特性曲線盡可能完整.已知常溫下待測熱敏電阻的阻值約4Ω~5Ω.將熱敏電阻和溫度計插入帶塞的保溫杯中,杯內有一定量的冷水,其他備用的儀表和器具有:盛有熱水的熱水瓶(圖1中未畫出)、電源(3V、內阻可忽略)、直流電流表(內阻約1Ω)、直流電壓表(內阻約5kΩ)、滑動變阻器(0~20Ω)、開關、導線若干.

(1)在圖1方框圖中畫出實驗電路圖.
(2)根據電路圖,在圖2實物圖上連線.

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

5.質量為1kg的物體從某一高度做自由落體運動,1s后物體著地,g取=10m/s2,則該物體落地時重力的平均功率是( �。�
A.25WB.50WC.75WD.100W

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

18.由原子核的衰變規(guī)律可知( �。�
A.同種放射性元素在化合物中的半衰期比在單質中長
B.氡的半衰期為3.8天,若有四個氡原子核,經過7.6天就只剩下一個
C.M元素經過一次α衰變和兩次β衰變形成新元素N,N與M是同位素
D.放射性元素鈾放出的γ射線是高速運動的電子流

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同步練習冊答案
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