【題目】如圖甲所示的陀螺可在圓軌道外側(cè)旋轉(zhuǎn)而不脫落，好像軌道對它施加了魔法一樣，被稱為“魔力陀螺”．它可等效為如圖乙所示的模型：豎直固定的磁性圓軌道半徑為R，質(zhì)量為m的質(zhì)點在軌道外側(cè)做完整的圓周運動，A、B兩點分別為軌道上的最高與最低點．質(zhì)點受軌道的磁性引力始終指向圓心O且大小恒定，不計摩擦和空氣阻力，重力加速度為g．

(1)判斷質(zhì)點運動過程中機械能是否守恒，并說明理由；

(2)若磁性引力的大小為10mg，質(zhì)點在A點的速度為，求質(zhì)點在該點對軌道的彈力；

(3)求滿足質(zhì)點做完整圓周運動時磁性引力的最小值．

【答案】（1）機械能守恒 （2）10mg，方向豎直向下 （3）5mg

【解析】試題分析：因為質(zhì)點運動過程中只有重力做功，所以質(zhì)點的機械能守恒；在A點，由合力提供向心力，由牛頓第二定律求出軌道對質(zhì)點的彈力，再由牛頓第三定律得到質(zhì)點對軌道的彈力．若磁性引力大小F可變，質(zhì)點仍做完整圓周運動，質(zhì)點在B點不脫離軌道即可，到達B點的速度最小，機械能守恒定律與牛頓第二定律求解。

（1）為質(zhì)點運動過程中只有重力做功，所以質(zhì)點的機械能守恒

（2）在A點時，設(shè)軌道對質(zhì)點有向上的大小為FN的彈力．

根據(jù)牛頓第二定律得：

代入數(shù)據(jù)計算得出：FN=10mg

由牛頓第三定律得，質(zhì)點對軌道的彈力大小為10mg，方向豎直向下．

（3）質(zhì)點在B點不脫離軌道即可，當vA=0，到達B點的速度最小，

根據(jù)機械能守恒定律得：

設(shè)磁性引力為F，在B點有：

所以有：F=5mg+ FN

當FN=0時，磁性引力最小，故得：Fmin=5mg

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】某同學(xué)測定勻變速直線運動的加速度時，得到了在不同拉力下的A、B、C、D、……等幾條較為理想的紙帶，并在紙帶上每5個點取一個計數(shù)點，即相鄰兩計數(shù)點間的時間間隔為0．1s，將每條紙帶上的計數(shù)點都記為0、1、2、3、4、5……，如下圖所示甲、乙、丙三段紙帶，分別是從三條不同紙帶上撕下的．

（1）在甲、乙、丙三段紙帶中，屬于紙帶A的是______．

（2）打A紙帶時，物體的加速度大小是________ m/s2．

（3）打點計時器打1號計數(shù)點時小車的速度為______________m/s．

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】在探究求合力的方法時，先將橡皮條的一端固定在水平木板上，另一端系上帶有繩套的兩根細繩。實驗時，需要兩次拉伸橡皮條，一次是通過兩細繩用兩個測力計互成角度地拉橡皮條，另一次是用一個彈簧測力計通過細繩拉橡皮條。

（1）對兩次拉伸橡皮條的實驗過程，下列說法正確的是 。

A．只要兩次實驗都將橡皮條拉伸相同長度即可

B．用兩個彈簧測力計拉橡皮條時最好讓每個測力計都達到滿刻度

C．每一次實驗都需要使彈簧測力計達到相同刻度

D．兩次實驗需將橡皮條和繩的結(jié)點拉到相同位置

（2）本實驗采用的科學(xué)方法是 。

A．理想實驗法

B．等效替代法

C．控制變量法

D．建立物理模型法

（3）某同學(xué)在實驗中作出如圖所示的圖，其中A為固定橡皮條的固定點，O為橡皮條與細繩的結(jié)點，圖中 是F1、F2合力的理論值， 是合力的實驗值（填F或F′）。

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】下列說法中正確的是

A. 物體在恒力作用下不可能做曲線運動

B. 物體在變力作用下，一定做曲線運動

C. 物體做勻速圓周運動時,其所受合外力的方向指向圓心

D. 勻速圓周運動是勻變速曲線運動

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】在“探究加速度與小車質(zhì)量關(guān)系”實驗中,實驗小組采用如圖所示的裝置．M表示小車及砝碼的總質(zhì)量，m表示沙桶及沙的總質(zhì)量．

(1)為使實驗中小車所受合外力等于細線的拉力,應(yīng)采取的措施是________；為使細線對小車拉力大小近似等于沙桶和沙的重力mg，應(yīng)控制的實驗條件是____．

(2)在控制沙桶和沙的質(zhì)量一定的情況下，該實驗小組測得的實驗數(shù)據(jù)如下表所示，為了直觀反映加速度與小車及砝碼總質(zhì)量的關(guān)系，請在方格坐標紙中選取恰當?shù)奈锢砹拷⒆鴺讼�，并作出相�?yīng)的圖根據(jù)圖象判斷，實驗產(chǎn)生誤差的最主要原因是：________．

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】從某一高處落下一個雞蛋，落到草地上和水泥地上，下列結(jié)論正確的是(　　)

A. 落到草地上的雞蛋不易破碎，因為它受到的沖力小

B. 落到草地上的雞蛋不易破碎，因為它受到的沖量小

C. 落到水泥地上的雞蛋易破碎，因為它的動量變化小

D. 落到水泥地上的雞蛋易破碎，因為它受到的沖量大

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，物體A、B通過細繩及輕質(zhì)彈簧連接在輕滑輪兩側(cè)，物體A、B的質(zhì)量分別為2m、m，開始時細繩伸直，用手托著物體A使彈簧處于原長且A與地面的距離為h，物體B靜止在地面上．放手后物體A下落，與地面即將接觸時速度為，此時物體B對地面恰好無壓力，則下列說法中正確的是

A. 物體A下落過程中的某一時刻，物體A的加速度為零

B. 此時彈簧的彈性勢能等于

C. 此時物體B處于超重狀態(tài)

D. 彈簧勁度系數(shù)為

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示的電場，等勢面是一簇互相平行的豎直平面，間隔均為d，各面電勢已在圖中標出，現(xiàn)有一質(zhì)量為m的帶電小球以速度v0、方向與水平方向成45°角斜向上射入電場，要使小球做直線運動，求：

(1)小球應(yīng)帶何種電荷？電荷量是多少？

(2)在入射方向上小球最大位移量是多少？(電場足夠大)

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】氫原子能級如圖所示，當氫原子從 n＝3 躍遷到 n＝2 的能級時，輻射出光在真空中的 波長為 。以下判斷正確的是（ ）

A. 氫原子從 n＝2 躍遷到 n＝1 的能級時，輻射出光在真空中的波長小于

B. 用真空中波長為 的光照射，可使氫原子從 n＝1 躍遷到 n＝2 的能級

C. 一群處于 n＝4 能級上的氫原子向低能級躍遷時最多產(chǎn)生 6 種譜線

D. 用真空中波長為的光照射，不能使氫原子從 n＝2 躍遷到 n＝3 的能級

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