【題目】某物理課外興趣小組設(shè)計了如圖所示裝置，AB段為一豎直細圓管，BPC是一個半徑R=0.4m的半圓軌道，C端的下方有一質(zhì)量M=2kg的小車，DEF為半徑r=0.2m的半圓軌道，E為軌道最低點，左側(cè)緊靠一固定障礙物。在直管的下方固定一鎖定的處于壓縮狀態(tài)的輕質(zhì)彈簧，彈簧上端放置一質(zhì)量為m=1kg的小球（小球直徑略小于圓管的直徑，遠遠小于R、r，）。小球到B端的距離為，C、D間豎直距離為。某時刻，解除彈簧的鎖定，小球恰好能通過BPC的最高點P，從C端射出后恰好從D端沿切線進入半圓軌道DEF，并能從F端飛出。若各個接觸面都光滑，重力加速度取g=10m/s2，則：

（1）彈簧被釋放前具有的彈性勢能EP大小是多少；

（2）小球從F點飛出后能上升的最大高度是多少？

（3）小球下落返回到E點時對軌道的壓力大小是多少？

【答案】（1）18J（2）1m（3）190N

【解析】

（1）由A到P的過程中，小球機械能守恒，可得

在P點，有牛頓第二定律可得

解得

，

（2）P到E的過程中，小球機械能守恒，由機械能守恒定律可得

計算得出

小球由E上升到最高點過程中，小球與車組成的系統(tǒng)在水平方向動量守恒，系統(tǒng)機械能守恒，以球的初速度方向為正方向，由動量守恒定律可得

由機械能守恒定律可得

代入數(shù)據(jù)解得

（3）小球從第一次經(jīng)過E點到再次返回E點的過程中，小球與小車組成的系統(tǒng)在水平方向動量守恒，系統(tǒng)機械能守恒，以小球的初速度方向為正方向，由動量守恒定律可得

由機械能守恒定律可得

計算得出，小球的速度大小為

方向水平向左

小車的速度大小

方向水平向右

小球與小車運動方向相反，所以二者的相對速度為

則小球受到的支持力為

根據(jù)牛頓第三定律可知，小球?qū)壍赖膲毫?/span>190N

練習冊系列答案
相關(guān)習題

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【題目】如圖所示，在豎直擺放的氣缸內(nèi)有水和水蒸氣，水蒸氣上方由質(zhì)量為M＝60kg的可以自由上下移動的活塞封閉系統(tǒng)，活塞上方為真空．當水中加熱器功率為P1＝100W時，活塞以v1＝0.01m/s緩慢上升，當加熱器功率為P2＝200W時，活塞以v2＝0.025m/s緩慢上升，若在加熱水的過程中容器的溫度不變，求系統(tǒng)散熱速率（即單位時間內(nèi)熱量散失量）．

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【題目】2008年4月28日膠濟鐵路發(fā)生嚴重的交通事故. 據(jù)報載事故原因：北京開往青島四方T195列車，在鐵道轉(zhuǎn)彎路段嚴重超速，在限速80 km/h的路段，實際時速居然達到了131 km/h. 導(dǎo)致列車9—17節(jié)車廂脫軌，沖向上行線路基外側(cè).此時，正常運行的煙臺至徐州5034次列車以70 km/h的速度與脫軌車輛發(fā)生撞擊. 根據(jù)上述信息，請回答下列問題：

（1）限速80km/h，是根據(jù)該路段的哪些因素確定的？

（2）為什么車廂會脫軌？（提示：需做必要的計算）

（3）為什么前8節(jié)車廂沒有脫軌，而是9—17節(jié)車廂脫軌？

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【題目】某同學(xué)用如圖所示的裝置通過研究重錘的自由落體運動來驗證機械能守恒定律。已知重力加速度為g。

（1）在實驗得到的紙帶中，我們選用如圖所示的起點O與相鄰點之間距離約為2mm的紙帶來驗證機械能守恒定律．圖中A、B、C、D、E、F、G為七個相鄰的原始點，F點是第n個點．設(shè)相鄰點間的時間間隔為T，下列表達式可以用在本實驗中計算F點速度vF的是________。

A．vF＝g(nT)

B．vF＝

C．vF＝

D．vF＝

（2）若代入圖中所測的數(shù)據(jù)，求得在誤差范圍內(nèi)等于________(用已知量和圖中測出的物理量表示)，即可驗證重錘下落過程中機械能守恒．即使在操作及測量無誤的前提下，所求也一定會略________(選填“大于”或“小于”)后者的計算值，這是實驗存在系統(tǒng)誤差的必然結(jié)果。

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，豎直面內(nèi)的虛線上方是一勻強磁場B，從虛線下方豎直上拋一正方形線圈，線圈越過虛線進入磁場，最后又落回原處，運動過程中線圈平面保持在豎直平面內(nèi)，不計空氣阻力，則：

A. 上升過程克服磁場力做的功大于下降過程克服磁場力做的功

B. 上升過程克服磁場力做的功等于下降過程克服磁場力做的功

C. 上升過程克服重力做功的平均功率大于下降過程中重力的平均功率

D. 上升過程克服重力做功的平均功率等于下降過程中重力的平均功率

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】中國宋代科學(xué)家沈括在《夢溪筆談》中最早記載了地磁偏角:“以磁石磨針鋒，則能指南，然常微偏東，不全南也。”進一步研究表明，地球周圍地磁場的磁感線分布示意如圖結(jié)合上述材料，下列說法正確的是

A.地球內(nèi)部也存在磁場，地磁南極在地理北極附近

B.地磁場的磁感線是“有頭有尾”的，由地磁北極射出，射入地磁南極

C.地球表面任意位置的地磁場方向都與地面平行

D.地磁場對射向地球赤道的帶負電宇宙射線有向東的作用力

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【題目】物理學(xué)家在微觀領(lǐng)域中發(fā)現(xiàn)了“電子偶數(shù)”這一現(xiàn)象．所謂“電子偶數(shù)”就是由一個負電子和一個正電子繞它們的質(zhì)量中心旋轉(zhuǎn)形成的相對穩(wěn)定的系統(tǒng)．已知正、負電子的質(zhì)量均為me，電量大小均為e，普朗克恒量為h，靜電力常量為k．假設(shè)“電子偶數(shù)”中正、負電子繞它們質(zhì)量中心做勻速圓周運動的軌道半徑r、運動速度v及電子的質(zhì)量滿足量子化理論： ，n＝1，2，3…，當n＝1時電子旋轉(zhuǎn)的速率大小為_____．“電子偶數(shù)”的能量為正負電子運動的動能和系統(tǒng)的電勢能之和，已知兩正負電子相距為L時的電勢能為，則n＝1時“電子偶數(shù)”的能量為_____．

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【題目】在如圖所示的電路中，燈L1、L2的電阻分別為R1、R2，滑動變阻器的最大阻值為R0，若有電流通過，燈就發(fā)光，假設(shè)燈的電阻不變，當滑動變阻器的滑片P由a端向b端移動時，燈L1、L2的亮度變化情況是(　　)

A.當時，燈L1變暗，燈L2變亮

B.當時，燈L1先變暗后變亮，燈L2先變亮后變暗

C.當時，燈L1先變暗后變亮，燈L2不斷變暗

D.當時，燈L1先變暗后變亮，燈L2不斷變亮

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，足夠長的光滑平板AP與BP用鉸鏈連接，平板AP與水平面成53角固定不動，平板BP可繞水平軸在豎直面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動，質(zhì)量為m的均勻圓柱體O放在兩板間，sin53=0.8，cos53=0.6，重力加速度為g。在使BP板由水平位置緩慢轉(zhuǎn)動到豎直位置的過程中，下列說法正確的是（ ）

A.平板BP受到的最小壓力為mg

B.平板BP受到的最大壓力為mg

C.平板AP受到的最小壓力為mg

D.平板AP受到的最大壓力為mg

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