【題目】如圖所示,半徑R0.3 m的豎直圓槽型光滑軌道與水平軌道AC相切于B點(diǎn),水平軌道的C點(diǎn)固定有豎直擋板,軌道上的A點(diǎn)靜置有一質(zhì)量m1kg的小物塊(可視為質(zhì)點(diǎn)).現(xiàn)給小物塊施加一大小為F6.0N、方向水平向右的恒定拉力,使小物塊沿水平軌道AC向右運(yùn)動,當(dāng)運(yùn)動到AB之間的D點(diǎn)(圖中未畫出)時撤去拉力,小物塊繼續(xù)滑行到B點(diǎn)后進(jìn)人豎直圓槽軌道做圓周運(yùn)動,當(dāng)物塊運(yùn)動到最高點(diǎn)時,由壓力傳感器測出小物塊對軌道最高點(diǎn)的壓力為N.已知水平軌道AC長為2 m,BAC的中點(diǎn),小物塊與AB段間的動摩擦因數(shù)μ10.45,重力加速度g10 m/s2.求:

(1)小物塊運(yùn)動到B點(diǎn)時的速度大。

(2)拉力F作用在小物塊上的時間t;

(3)若小物塊從豎直圓軌道滑出后,經(jīng)水平軌道BC 到達(dá)C點(diǎn),與豎直擋板相碰時無機(jī)械能損失,為使小物塊從C點(diǎn)返回后能再次沖上圓形軌道且不脫離,試求小物塊與水平軌道BC段間的動摩擦因數(shù)的取值范圍.

【答案】(1)4 m/s(2)(3)0.4>μ2≥0.250≤μ2≤0.025

【解析】

(1)小物塊運(yùn)動到軌道最高點(diǎn)時,由牛頓第二定律得FNmgm

由牛頓第三定律得FNFNN,

v2 m/s

物塊從B運(yùn)動到軌道最高點(diǎn)的過程,由機(jī)械能守恒定律得:2mgR

可得vB4 m/s

(2)小物塊從A點(diǎn)運(yùn)動到B點(diǎn)的過程,由動能定理有

Fsμ1mgxAB0

由牛頓第二定律有Fμ1mgma

由位移公式有sat2

聯(lián)立解得ts.

(3)設(shè)小物塊與BC段間的動摩擦因數(shù)為μ2.

①物塊在圓軌道最高點(diǎn)的最小速度為v1,

由牛頓第二定律有mgm

由動能定理有-2μ2mgxBC2mgR

解得μ20.025

故物塊能從C點(diǎn)返回通過軌道的最高點(diǎn)而不會脫離軌道時應(yīng)滿足0≤μ2≤0.025

②物塊從C點(diǎn)返回在圓軌道上升高度R時速度為零,

由動能定理有:-2μ2mgxBCmgR0

解得μ20.25

物塊從C點(diǎn)返回剛好運(yùn)動到B點(diǎn),得:-2μ2mgxBC0

μ20.4

故物塊能返回圓形軌道(不能到達(dá)最高點(diǎn))且不會脫離軌道時應(yīng)滿足0.4>μ2≥0.25

綜上所述,0.4>μ2≥0.250≤μ2≤0.025.

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】如圖所示,勻強(qiáng)磁場垂直圓形線圈指向紙內(nèi),a、b、c、d為圓形線圈上等距離的四點(diǎn),現(xiàn)用外力在上述四點(diǎn)將線圈拉成正方形,且線圈仍處在原先所在平面內(nèi),則在線圈發(fā)生形變的過程中(  )

A. 線圈中將產(chǎn)生abcda方向的感應(yīng)電流

B. 線圈中將產(chǎn)生adcba方向的感應(yīng)電流

C. 線圈中感應(yīng)電流方向無法判斷

D. 線圈中無感應(yīng)電流

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】在操場上,四位同學(xué)用如圖所示的裝置研究利用地磁場發(fā)電的問題,他們把一條電線兩端連在一個靈敏電流計的兩個接線柱上,形成閉合回路。兩個同學(xué)勻速搖動這條電線,另外兩位同學(xué)在靈敏電流計旁觀察指針擺動情況。下列說法正確的是(

A.為了使指針擺動明顯,搖動電線的兩位同學(xué)站立的方向應(yīng)沿東西方向

B.為了使指針擺動明顯,搖動電線的兩位同學(xué)站立的方向應(yīng)沿南北方向

C.當(dāng)電線在最高點(diǎn)時,觀察到感應(yīng)電流最大

D.觀察到感應(yīng)電流大小不變

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】小何同學(xué)模仿法拉第做了如下實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)裝置如圖(a)所示,示意圖如圖(b)所示,兩根條形磁鐵擺成V形,軟鐵棒上繞著一組線圈,并串聯(lián)一只靈敏電流計。

1)當(dāng)右側(cè)磁鐵上端與軟鐵棒斷開瞬間,他看到靈敏電流計的指針向右偏轉(zhuǎn),則當(dāng)他將該磁鐵與軟鐵棒接觸瞬間,靈敏電流計的指針將向________(選填”)偏轉(zhuǎn)。

2)如果將軟鐵棒用木棒代替,發(fā)現(xiàn)靈敏電流計示數(shù)比原來明顯要小,則軟鐵棒在實(shí)驗(yàn)中的主要作用是________________。

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】好奇號之后,洞察號再次探訪火星,使火星再次成為人類最為關(guān)注的行星。已知它的直徑約是地球的一半,質(zhì)量約為地球質(zhì)量的1/10,表面積相當(dāng)于地球陸地面積自轉(zhuǎn)周期與地球十分接近,到太陽的距離約是日地距離的1.5倍。根據(jù)以上信息可知(  )

A. 火星表面的重力加速度約是地球的0.4

B. 火星的第一宇宙速度約為地球的1.6

C. 火星的同步衛(wèi)星軌道半徑約為地球的1

D. 火星的公轉(zhuǎn)周期約1.8

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】(多選)人類向宇宙空間發(fā)展最具可能的是在太陽系內(nèi)地球附近建立太空城.設(shè)想中的一個圓柱形太空城,其外殼為金屬材料,長1 600 m、直徑200 m,內(nèi)壁沿縱向分隔成6個部分,窗口和人造陸地交錯分布,陸地上覆蓋1.5 m厚的土壤,窗口外有巨大的鋁制反射鏡,可調(diào)節(jié)陽光的射入,城內(nèi)部充滿空氣,太空城內(nèi)的空氣、水和土壤最初可從地球和月球運(yùn)送,以后則在太空城內(nèi)形成與地球相同的生態(tài)環(huán)境.為了使太空城內(nèi)的居民能如地球上一樣具有重力,以適應(yīng)人類在地球上的行為習(xí)慣,太空城將在電力的驅(qū)動下,繞自己的中心軸以一定的角速度轉(zhuǎn)動.如圖為太空城垂直中心軸的截面,以下說法正確的有(  )

A. 太空城內(nèi)物體所受的重力一定通過垂直中心軸截面的圓心

B. 人隨太空城自轉(zhuǎn)所需的向心力由人造陸地對人的支持力提供

C. 太空城內(nèi)的居民不能運(yùn)用天平準(zhǔn)確測出質(zhì)量

D. 太空城繞自己的中心軸轉(zhuǎn)動的角速度越大,太空城的居民受到的重力越大

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,地球和某行星在同一軌道平面內(nèi)同向繞太陽做勻速圓周運(yùn)動,地球的軌道半徑為R,運(yùn)轉(zhuǎn)周期為T,地球和太陽中心的連線與地球和行星的連線所夾的角角地球?qū)υ撔行堑挠^察視角簡稱視角。已知該行星的最大視角為,當(dāng)行星處于最大視角處時,是地球上的天文愛好者觀察該行星的最佳時期,若某時刻該行星正處于最佳觀察期,問該行星下一次處于最佳觀察期至少經(jīng)歷多次時間?

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,質(zhì)量為M的平板車Ph,質(zhì)量為m的小物塊Q的大小不計,位于平板車的左端,系統(tǒng)原來靜止在光滑水平地面上。一不可伸長的輕質(zhì)細(xì)繩長為R,一端懸于Q正上方高為R處,另一端系一質(zhì)量也為m的小球(大小不計)。今將小球拉至懸線與豎直位置成60°角,由靜止釋放,小球到達(dá)最低點(diǎn)時與Q的碰撞時間極短,且無能量損失,已知Q離開平板車時速度大小是平板車速度的兩倍,QP之間的動摩擦因數(shù)為μMm = 41,重力加速度為g。求:

1)小物塊Q離開平板車時速度的大小;

2)平板車P的長度;

3)小物塊Q落地時距小球的水平距離。

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】汽車后備箱蓋一般都配有可伸縮的液壓桿,如圖甲所示,其示意圖如圖乙所示,可伸縮液壓桿上端固定于后蓋上點(diǎn),下端固定于箱內(nèi)點(diǎn),也為后蓋上一點(diǎn),后蓋可繞過點(diǎn)的固定鉸鏈轉(zhuǎn)動,在合上后備箱蓋的過程中(

A.點(diǎn)相對點(diǎn)做圓周運(yùn)動

B.點(diǎn)與點(diǎn)相對于點(diǎn)轉(zhuǎn)動的線速度大小相等

C.點(diǎn)與點(diǎn)相對于點(diǎn)轉(zhuǎn)動的角速度大小相等

D.點(diǎn)與點(diǎn)相對于點(diǎn)轉(zhuǎn)動的向心加速度大小相等

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