11.如圖所示,水平桌面上放著一個(gè)半徑為R的光滑環(huán)形軌道,在軌道內(nèi)放入兩個(gè)質(zhì)量分別是M和m的小球(均可看做質(zhì)點(diǎn)),兩球間夾著少許炸藥.開始時(shí)兩球接觸,點(diǎn)燃炸藥爆炸后兩球沿軌道反向運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后相遇.到它們相遇時(shí),M轉(zhuǎn)過的角度θ是多少?

分析 在炸藥爆炸瞬間,兩球作為一個(gè)系統(tǒng),其總動(dòng)量守恒.以后兩小球在軌道外壁彈力作用下在水平軌道內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),根據(jù)動(dòng)量守恒定律、運(yùn)動(dòng)學(xué)基本公式結(jié)合路程關(guān)系求解即可.

解答 解:在炸藥爆炸瞬間,兩球作為一個(gè)系統(tǒng),其總動(dòng)量守恒.以后兩小球在軌道外壁彈力作用下在水平軌道內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),經(jīng)過一段時(shí)間相遇.
設(shè)炸藥爆炸后,M的速度為v1,m的速度為v2,兩球的運(yùn)動(dòng)方向相反,由動(dòng)量守恒定律有Mv1-mv2=0,即Mv1=mv2  、
以后兩球各自沿圓軌道做圓周運(yùn)動(dòng),由于兩球都只受外壁彈力(方向指向環(huán)中心),因此兩球都做勻速圓周運(yùn)動(dòng).設(shè)經(jīng)過時(shí)間t兩球再次相遇,則由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有
v1t+v2t=2πR  ②
由①式有v2=$\frac{M}{m}$v1,代入②得:v1t=$\frac{2πRm}{M+m}$     
v1t就是小球M在圓環(huán)軌道內(nèi)移過的距離(即弧長(zhǎng)).
因此,小球M轉(zhuǎn)過的角度θ=$\frac{{v}_{1}t}{R}$=$\frac{2πm}{M+m}$.
答:它們相遇時(shí),M轉(zhuǎn)過的角度θ是$\frac{2πm}{M+m}$.

點(diǎn)評(píng) 本題主要考查了動(dòng)量守恒定律以及運(yùn)動(dòng)學(xué)基本公式的直接應(yīng)用,注意兩球再次相遇時(shí),路程之和等于軌道的周長(zhǎng),難度適中.

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

1.關(guān)于靜電場(chǎng),下列敘述正確的是(  )
A.電場(chǎng)線上某點(diǎn)的切線方向與電荷在該點(diǎn)受到電場(chǎng)力的方向相同
B.法拉第最早提出電場(chǎng)的概念,并提出用電場(chǎng)線描述電場(chǎng)
C.在以點(diǎn)電荷為圓心,r為半徑的球面上,各點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度都相同
D.由公式E=$\frac{Kq}{{r}^{2}}$可知,在離點(diǎn)電荷很近的點(diǎn),r接近于零,電場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)無窮大

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科目:高中物理 來源: 題型:多選題

2.如圖所示,A、B、C三個(gè)物體放在旋轉(zhuǎn)圓臺(tái)上,動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ,A的質(zhì)量是2m,B和C的質(zhì)量均為m,A、B離軸為R,C離軸為2R.當(dāng)圓臺(tái)旋轉(zhuǎn)時(shí),則( 。
A.若A、B、C均未滑動(dòng),則C的向心加速度最大
B.若A、B、C均未滑動(dòng),則B的摩擦力最小
C.當(dāng)圓臺(tái)轉(zhuǎn)速增大時(shí),B比A先滑動(dòng)
D.圓臺(tái)轉(zhuǎn)速增大時(shí),C比B先滑動(dòng)

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

19.下列說法符合歷史事實(shí)的是( 。
A.牛頓首先建立了平均速度、瞬時(shí)速度和加速度概念用來描述物體的運(yùn)動(dòng)
B.法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象,他概括出四類情況能夠產(chǎn)生感應(yīng)電流
C.伽利略直接通過研究自由落體實(shí)驗(yàn)得出自由落體運(yùn)動(dòng)是勻變速運(yùn)動(dòng)
D.奧斯特發(fā)現(xiàn)電流的磁效應(yīng)時(shí)將直導(dǎo)線沿南北方向、平行于小磁針放置在其上方,給導(dǎo)線通電,發(fā)現(xiàn)小磁針偏轉(zhuǎn)

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科目:高中物理 來源: 題型:多選題

6.有關(guān)歐姆表的使用,正確的是( 。
A.測(cè)電阻前將紅黑表筆短接,調(diào)節(jié)歐姆調(diào)零旋鈕,使表頭指針指向右邊的電阻零刻線
B.紅表筆與表內(nèi)電池的正極相接,黑表筆與表內(nèi)電池的負(fù)極相接
C.測(cè)電阻時(shí),指針越接近刻度右邊誤差越小
D.測(cè)電阻時(shí),若指針偏角太小,說明當(dāng)前所用倍率檔偏小

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科目:高中物理 來源: 題型:多選題

16.質(zhì)量為m=20kg 的物體,在大小恒定的水平外力作用下沿水平面做直線運(yùn)動(dòng).該物體在0-4s 內(nèi)的v-t 圖象如圖所示,重力加速度取g=10m/s2,下列說法中正確的是( 。
A.該物體與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.20
B.恒定的水平外力大小為60N
C.在0-4s 內(nèi)恒定的水平外力對(duì)物體做的功為960J
D.在0~4s 內(nèi)物體運(yùn)動(dòng)的位移大小為12m

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科目:高中物理 來源: 題型:解答題

3.練習(xí)使用多用電表實(shí)驗(yàn)中.
(1)多用電表的歐姆擋直接測(cè)量某電壓表的內(nèi)阻(大約為幾千歐).首先進(jìn)行機(jī)械調(diào)零,再將紅、黑表筆短接進(jìn)行歐姆調(diào)零,然后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)電路的連接.你認(rèn)為應(yīng)選擇如圖甲所示中的A(選填“A”或“B”)方式連接.

(2)在進(jìn)行正確的實(shí)驗(yàn)電路連接后,觀察到該多用電表刻度盤上電阻刻度的中間值為15,為了較準(zhǔn)確地測(cè)量電壓表的內(nèi)阻值,歐姆擋(有×1k、×100、×10、×1四擋)的選擇開關(guān)應(yīng)撥至×1k擋;實(shí)驗(yàn)的結(jié)果如圖乙所示,則電壓表的內(nèi)阻RV=7000Ω.
(3)若該歐姆表使用一段時(shí)間后,電池電動(dòng)勢(shì)變小,內(nèi)阻變大,但此表仍能調(diào)零,按正確使用方法再測(cè)上述Rx,其測(cè)量結(jié)果與原結(jié)果相比將變大(填“變大”、“變小”或“不變”).

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

3.如圖所示,質(zhì)量相同的甲乙兩個(gè)小物塊,甲從豎直固定的$\frac{1}{4}$光滑圓弧軌道頂端由靜止滑下,軌道半徑為R,圓弧底端切線水平,乙從高為R的光滑斜面頂端由靜止滑下.下列判斷正確的是( 。
A.兩物塊到達(dá)底端時(shí)速度相同
B.兩物塊到達(dá)底端時(shí)動(dòng)能相同
C.兩物塊運(yùn)動(dòng)到底端的過程中重力做功的瞬時(shí)功率均在增大
D.兩物塊到達(dá)底端時(shí),甲乙兩物塊對(duì)軌道的壓力大小相等

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科目:高中物理 來源: 題型:解答題

4.水平桌面上放著一個(gè)不閉合的單匝矩形線圈,線圈中心上方一定高度上有一豎立的條形磁體,如圖所示,磁鐵S極距線圈平面5cm,此線圈內(nèi)的磁通量為0.02Wb.在此高度將條形磁鐵自由釋放,當(dāng)磁鐵的S極到達(dá)線圈平面時(shí),線圈內(nèi)磁通量為0.12Wb.求:
在這個(gè)過程中線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì).(g取10m/s2

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