【題目】如圖甲所示的陀螺可在圓軌道的外側(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”，該玩具深受孩子們的喜愛。其物理原理可等效為如圖乙所示的模型：半徑為R的磁性圓軌道豎直固定，質(zhì)量為m的小球（視為質(zhì)點）在軌道外側(cè)轉(zhuǎn)動，A、B兩點分別為軌道上的最高、最低點。鐵球受軌道的磁性引力始終指向圓心且大小不變，不計摩擦和空氣阻力，重力加速度為g。則下列說法正確的是( )

A. 鐵球可能做勻速圓周運動

B. 鐵球繞軌道轉(zhuǎn)動時機械能不守恒

C. 鐵球在A點的速度必須大于

D. 從A點由靜止?jié)L到B點過程中，要使鐵球不脫軌，軌道對鐵球的磁性引力至少為5mg

【答案】D

【解析】小鐵球在運動的過程中受到重力、軌道的支持力和磁力的作用，其中鐵球受軌道的磁性引力始終指向圓心且大小不變，支持力的方向過圓心，它們都始終與運動的方向垂直，所以磁力和支持力都不能對小鐵球做功，只有重力會對小鐵球做功，所以小鐵球的機械能守恒，在最高點的速度最小，在最低點的速度最大．小鐵球不可能做勻速圓周運動．故AB錯誤；小鐵球在運動的過程中受到重力、軌道的支持力和磁力的作用，在最高點軌道對小鐵球的支持力的方向可以向上，小鐵球的速度只要大于0即可通過最高點．故C錯誤；由于小鐵球在運動的過程中機械能守恒，所以小鐵球在最高點的速度越小，則機械能越小，在最低點的速度也越小，根據(jù)：Fn＝可知小鐵球在最低點時需要的向心力越�。谧畹忘c小鐵球受到的重力的方向向下，支持力的方向也向下、只有磁力的方向向上．要使鐵球不脫軌，軌道對鐵球的支持力一定要大于0．所以鐵球不脫軌的條件是：小鐵球在最高點的速度恰好為0，而且到達最低點時，軌道對鐵球的支持力恰好等于0．根據(jù)機械能守恒定律，小鐵球在最高點的速度恰好為0，到達最低點時的速度滿足：mg2R＝mv2；軌道對鐵球的支持力恰好等于0，則磁力與重力的合力提供向心力，即：Fmg＝，聯(lián)立得：F=5mg，可知，要使鐵球不脫軌，軌道對鐵球的磁性引力至少為5mg．故D正確．故選D.

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，水平轉(zhuǎn)臺上有一個質(zhì)量為m的小物塊，用長為L的輕細(xì)繩將物塊連接在通過轉(zhuǎn)臺中心的轉(zhuǎn)軸上，細(xì)繩與豎直轉(zhuǎn)軸的夾角為θ，系統(tǒng)靜止時細(xì)繩繃直但張力為零．物塊與轉(zhuǎn)臺間動摩擦因數(shù)為μ（μ＜tanθ），設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力．當(dāng)物塊隨轉(zhuǎn)臺由靜止開始緩慢加速轉(zhuǎn)動且未離開轉(zhuǎn)臺的過程中

A. 物塊受轉(zhuǎn)臺的靜摩擦力方向始終指向轉(zhuǎn)軸

B. 至繩中出現(xiàn)拉力時，轉(zhuǎn)臺對物塊做的功為

C. 物塊能在轉(zhuǎn)臺上隨轉(zhuǎn)臺一起轉(zhuǎn)動的最大角速度為

D. 細(xì)繩對物塊拉力的瞬時功率始終為零

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】2016 年 10 月 19 日 3 時 31 分，神舟十一號載人飛船與天宮二號空間實驗室 成功實現(xiàn)自動交會對接。若對接前神舟十一號和天宮二號分別在圖示軌道上繞地 球同向（天宮二號在前）做勻速圓周運動，則

A. 神舟十一號的線速度小于天宮二號的線速度

B. 神舟十一號的周期大于天宮二號的周期

C. 神舟十一號的角速度小于天宮二號的角速度

D. 神舟十一號可在軌道上加速后實現(xiàn)與天宮二號的對接

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】宇航員在地球表面以一定初速度豎直上拋一小球，經(jīng)過時間t小球落回原處；若他在某星球表面以相同的初速度豎直上拋同一小球，需經(jīng)過時間5t小球落回原地。(取地球表面重力加速度g地＝10 m/s2，阻力不計)

(1)求該星球表面附近的重力加速度g′。

(2)已知該星球的半徑與地球半徑之比為R星∶R地＝1∶4，求該星球的質(zhì)量與地球質(zhì)量之比M星∶M地。

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖甲所示，兩根足夠長、電阻不計的平行金屬導(dǎo)軌相距 L＝1m，導(dǎo)軌平 面與水平面的夾角θ＝37°，下端連接阻值 R＝1Ω的電阻；質(zhì)量 m＝1kg、阻值 r

＝1Ω的勻質(zhì)金屬棒 cd 放在兩導(dǎo)軌上，到導(dǎo)軌最下端的距離 L1＝1m，棒與導(dǎo)軌 垂直并保持良好接觸，與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)μ＝0.9。整個裝置處于與導(dǎo)軌平面 垂直（向上為正）的勻強磁場中，磁感應(yīng)強度隨時間變化的情況如圖乙所示。認(rèn) 為最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，已知在 0～1.0s 內(nèi)，金屬棒 cd 保持靜止，取 sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，g＝10m／s2。

（1）求 0～1.0s 內(nèi)通過金屬棒 cd 的電荷量；

（2）求 t＝1.1s 時刻，金屬棒 cd 所受摩擦力的大小和方向；

（3）1.2s 后，對金屬棒 cd 施加一沿斜面向上的拉力 F，使金屬棒 cd 沿斜面向上 做加速度大小的勻加速運動，請寫出拉力 F 隨時間 t′（從施加 F 時開 始計時）變化的關(guān)系式。

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，等腰直角三角體OCD由粗糙程度不同的材料A、B拼接而成，P為兩材料在CD邊上的交點，且DP＞CP．現(xiàn)OD邊水平放置，讓小物塊無初速從C滑到D，然后將OC邊水平放置，再讓小物塊無初速從D滑到C，小物塊兩次滑動到達P點的時間相同．下列說法正確的是（　�。�

A. 第二次滑到P點速率大

B. 兩次滑動中物塊到達P點時的速度大小相等

C. 兩次滑動中物塊到達底端時的速度大小相等

D. 第一次滑到P點速率大

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，一根不可伸長的輕繩兩端分別系著小球A和物塊B，跨過固定于斜面體頂端的小滑輪O，傾角為30°的斜面體置于水平地面上．A的質(zhì)量為m，B的質(zhì)量為3m．開始時，用手托住A，使OA段繩恰處于水平伸直狀態(tài)（繩中無拉力），OB繩平行于斜面，此時B靜止不動．將A由靜止釋放，在其下擺過程中，斜面體始終保持靜止，下列判斷中錯誤的是（ ）

A. 物塊B受到的摩擦力先減小后增大

B. 地面對斜面體的摩擦力方向一直向右

C. 小球A所受重力的功率先增大后減小

D. 小球A的機械能先增大后減小

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】一定質(zhì)量的理想氣體被活塞封閉在汽缸內(nèi)，如圖所示水平放置．活塞的質(zhì)量m＝20 kg，橫截面積S＝100 cm2，活塞可沿汽缸壁無摩擦滑動但不漏氣，開始時汽缸水平放置，活塞與汽缸底的距離L1＝12 cm，離汽缸口的距離L2＝3 cm．外界氣溫為27 ℃，大氣壓強為1．0×105 Pa，將汽缸緩慢地轉(zhuǎn)到開口向上的豎直位置，待穩(wěn)定后對缸內(nèi)氣體逐漸加熱，使活塞上表面剛好與汽缸口相平，取g＝10 m/s2，求：

（1）此時氣體的溫度為多少？

（2）在對缸內(nèi)氣體加熱的過程中，氣體膨脹對外做功，同時吸收Q＝370 J的熱量，則氣體增加的內(nèi)能ΔU多大？

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，物體A放置在物體B上，B與一輕彈簧相連，它們一起在光滑水平面上以O點為平衡位置做簡諧運動，所能到達相對于O點的最大位移處分別為P點和Q點，運動過程中A、B之間無相對運動。已知彈簧的勁度系數(shù)為k，系統(tǒng)的振動周期為T，彈簧始終處于彈性限度內(nèi)。下列說法中正確的是

A. 物體B從P向O運動的過程中，彈簧的彈性勢能逐漸變小

B. 物體B處于PO之間某位置時開始計時，經(jīng)T/2時間，物體B一定運動到OQ之間

C. 物體B的速度為v時開始計時，每經(jīng)過T時間，物體B的速度仍為v

D. 當(dāng)物體B相對平衡位置的位移為x時，A、B間摩擦力的大小等于kx

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊答案