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18.如圖所示,所有軌道均光滑,軌道AB與水平面的夾角為θ=37°,A點距水平軌道的高度為H=1.8m.一無動力小滑車質(zhì)量為m=1.0kg,從A點沿軌道由靜止滑下,經(jīng)過水平軌道BC再滑入圓形軌道內(nèi)側(cè),圓形軌道半徑R=0.5m,通過圓形軌道最高點D然后從水平軌道E點飛出,E點右側(cè)有一壕溝,E、F兩點的豎直高度差h=1.25m,水平距離s=2.6m.不計小滑車通過B點時的能量損失,小滑車在運動全過程中可視為質(zhì)點,g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8,求:
(1)小滑車從A滑到B所經(jīng)歷的時間;
(2)在圓形軌道最高點D處小滑車對軌道的壓力大��;
(3)要使小滑車既能安全通過圓形軌道又不掉進壕溝,則小滑車至少應從離水平軌道多高的地方由靜止滑下.

分析 (1)滑塊在由牛頓第二定律和位移公式聯(lián)立求解時間;
(2)由動能定理求D點速度,根據(jù)牛頓第二定律求D點支持力,再用牛頓第三定律說明;
(3)根據(jù)動能定理和牛頓第二定律結(jié)合平拋運動規(guī)律求解小滑車至少應從離水平軌道多高的地方由靜止滑下.

解答 解:(1)滑塊在斜面的加速度由牛頓第二定律可得:a=gsinθ 
AB之間的距離為:x=\frac{H}{sinθ}
由位移公式得:x=\frac{1}{2}a{t^2}       
代入數(shù)據(jù)解得:t=1s            
(2)小滑車由A到D過程由動能定理得:mg(H-2R)=\frac{1}{2}mv_D^2
在D點由牛頓第二定律有:mg+{F_N}=m\frac{v_D^2}{R}   
代入數(shù)據(jù)解得FN=22N
由牛頓第三定律知小滑車對軌道的壓力為22N         
(3)小滑車要能安全通過圓形軌道,在平臺上速度至少為v1,
則由動能定理得:\frac{1}{2}mv_D^2+mg(2R)=\frac{1}{2}mv_1^2
由重力提供向心力有:mg=m\frac{v_D^2}{R}
小滑車要能越過壕溝,小滑車做平拋,在平臺上速度至少為v2,則
豎直方向上:h=\frac{1}{2}g{t^2}
水平方向上:s=v2t
因為v2>v1,所以只要mgH=\frac{1}{2}mv_2^2
代入數(shù)據(jù)聯(lián)立解得:H=1.35m 
答:(1)小滑車從A滑到B所經(jīng)歷的時間為1s;
(2)在圓形軌道最高點D處小滑車對軌道的壓力大小為22N;
(3)小滑車至少應從離水平軌道1.35m 的地方由靜止滑下.

點評 選取研究過程,運用動能定理解題.動能定理的優(yōu)點在于適用任何運動包括曲線運動.知道小球恰能通過圓形軌道的含義以及要使小球不能脫離軌道的含義.
解第(2)時解出來的是軌道對小滑車的彈力,需要用牛頓第三定律說明,這是容易忽略的地方.

練習冊系列答案
相關(guān)習題

科目:高中物理 來源: 題型:填空題

4.練習使用打點計時器時的主要步驟有
A.把打點計時器固定在長木板的一端,接好電路
B.將小車停在靠近打點計時器的木板上,接通電源后開動小車
C.換上紙帶,重復操作幾次
D.把一條細繩系在小車上,細繩跨過定滑輪掛上鉤碼,將紙帶穿過打點計時器,并把它的一端固定在小車上
E.斷開電源,取下紙帶
合理的實驗順序應為ADBEC.

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科目:高中物理 來源: 題型:多選題

9.如圖所示,穩(wěn)站在超市自動扶梯的水平踏板上的人,隨扶梯斜向上做加速運動,則在此過程中( �。�
A.人只受到重力和踏板的支持力作用
B.人受到的重力和踏板的支持力大小相等、方向相反
C.支持力對人做正功
D.重力對人做負功

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

6.如圖所示為演示自感現(xiàn)象的實驗電路,下列說法正確的是(  )
A.當閉合開關(guān)S時A1先亮B.當閉合開關(guān)S時A2先亮
C.當斷開開關(guān)S時A1先熄滅D.當斷開開關(guān)S時A2先熄滅

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

13.小芳同學利用手邊的實驗器材設(shè)計了如圖所示的電路,電阻R的阻值以及電源的電動勢和內(nèi)阻均未知,電壓表另一端的接線位置待定.通過改變滑動變阻器接入電路的阻值獲得多組數(shù)據(jù),并描繪出U-I關(guān)系圖象(U、I分別為電壓表和電流表的示數(shù)).不計電表對電路的影響.下列說法正確的是( �。�
A.若接a,利用該圖象可得到電阻R的阻值
B.若接b,利用該圖象可得到電阻R的阻值
C.若接a,利用該圖象可得到電源的電動勢和內(nèi)阻
D.若接b,利用該圖象可得到電源的電動勢和內(nèi)阻

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

3.一學生用細繩拉一物體在水平地面上沿著圓弧曲線由P點勻速率運動到Q點.已知物體與地面之間的摩擦阻力方向與物體方向相反,則下列畫出的細繩的拉力F的方向(在地面所在的平面內(nèi))可能正確的是( �。�
A.B.C.D.

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

10.下列哪位科學家對牛頓萬有引力定律的建立起了決定性作用( �。�
A.伽利略B.哥白尼C.開普勒D.卡文迪許

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科目:高中物理 來源: 題型:多選題

7.如圖所示,三角形物塊B放在傾角為θ的斜面體A上,A、B間的動摩擦因數(shù)為μ,要使B與A相對靜止,已知A、B間的最大摩擦力等于滑動摩擦力,質(zhì)量加速度為g,下列說法正確的是(  )
A.如果μ≠0且A、B相對地面靜止,則μ可能小于tanθ
B.如果μ≠0且A、B相對地面靜止,則μ一定等于tanθ
C.如果μ=0且用力推A使A、B共同向右加速,則加速度a一定大于gtanθ
D.如果μ=0且用力推A使A、B共同向右加速,則加速度a=gtanθ

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科目:高中物理 來源: 題型:實驗題

8.在“探究求合力的方法”實驗中
(1)本實驗采用的科學方法B.
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   
(2)某同學實驗操作過程如圖a所示.①用兩彈簧秤同時拉細繩時兩繩方向應成90°角;②彈簧秤、細繩、橡皮條都應與木板平行;③標記F1、F2、F方向的點距O點要適當遠些.以上操作可減少實驗誤差的是②③(填序號).
(3)圖b為實驗操作完成時所得白紙,紙上O點為拉伸時橡皮筋與細線的結(jié)點的到達位置,A、B為記下兩力F1、F2方向時所描的點:C為記下一個力F方向時所描的點,F(xiàn)1、F2、F大小分別為2.30N、1.70N和2.95N.在圖b中作圖,作F1、F2、F三個力的圖示,并連接三個力的矢量末端,觀察F1、F2和F之間可能存在的關(guān)系

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同步練習冊答案
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