如圖(甲)所示,彎曲部分AB和CD是兩個(gè)半徑相等的
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圓弧,中間的BC段是豎直的薄壁細(xì)圓管(細(xì)圓管內(nèi)徑略大于小球的直徑),細(xì)圓管分別與上、下圓弧軌道相切連接,BC段的長(zhǎng)度L可作伸縮調(diào)節(jié).下圓弧軌道與地面相切,其中D、A分別是上、下圓弧軌道的最高點(diǎn)與最低點(diǎn),整個(gè)軌道固定在豎直平面內(nèi).一小球多次以某一速度從A點(diǎn)水平進(jìn)入軌道而從D點(diǎn)水平飛出.今在A、D兩點(diǎn)各放一個(gè)壓力傳感器,測(cè)試小球?qū)壍繟、D兩點(diǎn)的壓力,計(jì)算出壓力差△F.改變BC間距離L,重復(fù)上述實(shí)驗(yàn),最后繪得△F-L的圖線如圖(乙)所示,(不計(jì)一切摩擦阻力,g取10m/s2),試求:

(1)某一次調(diào)節(jié)后D點(diǎn)離地高度為0.8m.小球從D點(diǎn)飛出,落地點(diǎn)與D點(diǎn)水平距離為2.4m,小球通過(guò)D點(diǎn)時(shí)的速度大小
(2)小球的質(zhì)量和彎曲圓弧軌道的半徑大小.
分析:(1)小球從D點(diǎn)飛出后做平拋運(yùn)動(dòng),根據(jù)豎直方向做自由落體運(yùn)動(dòng),水平方向做勻速運(yùn)動(dòng)列式即可求解;
(2)設(shè)軌道半徑為r,從A到D過(guò)程中機(jī)械能守恒,在A、D兩點(diǎn)過(guò)運(yùn)用向心力公式求出兩點(diǎn)的壓力大小,根據(jù)壓力差列式結(jié)合圖象即可求解.
解答:解:(1)小球在豎直方向做自由落體運(yùn)動(dòng),HD=
1
2
gt2

水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng) x=vDt
聯(lián)立解得vD=6m/s
(2)設(shè)軌道半徑為r,A到D過(guò)程機(jī)械能守恒得:
1
2
m
v
2
A
=
1
2
m
v
2
D
+mg(2r+L)

在A點(diǎn):FA-mg=
m
v
2
A
r

在D點(diǎn):FD+mg=
m
v
2
D
r

由以上三式得:△F=FA-FD=6mg+2mg
L
r

圖象的截距為12=6mg,
當(dāng)L=0.5m時(shí),力的差值△F=17N
聯(lián)立解得:m=0.2kg,r=0.4m
點(diǎn)評(píng):本題主要考查了平拋運(yùn)動(dòng)基本公式、機(jī)械能守恒定律、向心力公式的應(yīng)用,要求同學(xué)們能根據(jù)圖象得出有效信息,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(lái)源: 題型:

如圖(甲)所示,彎曲部分AB和CD是兩個(gè)半徑相等的圓弧,中間的BC段是豎直的薄壁細(xì)圓管(細(xì)圓管內(nèi)徑略大于小球的直徑),細(xì)圓管分別與上、下圓弧軌道相切連接,BC段的長(zhǎng)度L可作伸縮調(diào)節(jié)。下圓弧軌道與地面相切,其中D、A分別是上、下圓弧軌道的最高點(diǎn)與最低點(diǎn),整個(gè)軌道固定在豎直平面內(nèi)。一小球多次以某一速度從A點(diǎn)水平進(jìn)入軌道而從D點(diǎn)水平飛出。今在A、D兩點(diǎn)各放一個(gè)壓力傳感器,測(cè)試小球?qū)壍繟、D兩點(diǎn)的壓力,計(jì)算出壓力差△F。改變BC間距離L,重復(fù)上述實(shí)驗(yàn),最后繪得的圖線如圖(乙)所示,(不計(jì)一切摩擦阻力,g取10m/s2),試求:

1.某一次調(diào)節(jié)后D點(diǎn)離地高度為0.8m。小球從D點(diǎn)飛出,落地點(diǎn)與D點(diǎn)水平距離為2.4m,小球通過(guò)D點(diǎn)時(shí)的速度大小

2.小球的質(zhì)量和彎曲圓弧軌道的半徑大小。

 

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

如圖(甲)所示,彎曲部分ABCD是兩個(gè)半徑相等的圓弧,中間的BC段是豎直的薄壁細(xì)圓管(細(xì)圓管內(nèi)徑略大于小球的直徑),細(xì)圓管分別與上、下圓弧軌道相切連接,BC段的長(zhǎng)度L可作伸縮調(diào)節(jié)。下圓弧軌道與地面相切,其中D、A分別是上、下圓弧軌道的最高點(diǎn)與最低點(diǎn),整個(gè)軌道固定在豎直平面內(nèi)。一小球多次以某一速度從A點(diǎn)水平進(jìn)入軌道而從D點(diǎn)水平飛出。今在A、D兩點(diǎn)各放一個(gè)壓力傳感器,測(cè)試小球?qū)壍?i>A、D兩點(diǎn)的壓力,計(jì)算出壓力差△F。改變BC間距離L,重復(fù)上述實(shí)驗(yàn),最后繪得的圖線如圖(乙)所示,(不計(jì)一切摩擦阻力,g取10m/s2),試求:

1.某一次調(diào)節(jié)后D點(diǎn)離地高度為0.8m。小球從D點(diǎn)飛出,落地點(diǎn)與D點(diǎn)水平距離為2.4m,小球通過(guò)D點(diǎn)時(shí)的速度大小

2.小球的質(zhì)量和彎曲圓弧軌道的半徑大小。

 

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科目:高中物理 來(lái)源:2011年山東省鄒城二中高三第二次質(zhì)量檢測(cè)物理卷 題型:計(jì)算題

如圖(甲)所示,彎曲部分ABCD是兩個(gè)半徑相等的圓弧,中間的BC段是豎直的薄壁細(xì)圓管(細(xì)圓管內(nèi)徑略大于小球的直徑),細(xì)圓管分別與上、下圓弧軌道相切連接,BC段的長(zhǎng)度L可作伸縮調(diào)節(jié)。下圓弧軌道與地面相切,其中D、A分別是上、下圓弧軌道的最高點(diǎn)與最低點(diǎn),整個(gè)軌道固定在豎直平面內(nèi)。一小球多次以某一速度從A點(diǎn)水平進(jìn)入軌道而從D點(diǎn)水平飛出。今在A、D兩點(diǎn)各放一個(gè)壓力傳感器,測(cè)試小球?qū)壍?i>A、D兩點(diǎn)的壓力,計(jì)算出壓力差△F。改變BC間距離L,重復(fù)上述實(shí)驗(yàn),最后繪得的圖線如圖(乙)所示,(不計(jì)一切摩擦阻力,g取10m/s2),試求:

【小題1】某一次調(diào)節(jié)后D點(diǎn)離地高度為0.8m。小球從D點(diǎn)飛出,落地點(diǎn)與D點(diǎn)水平距離為2.4m,小球通過(guò)D點(diǎn)時(shí)的速度大小
【小題2】小球的質(zhì)量和彎曲圓弧軌道的半徑大小。

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科目:高中物理 來(lái)源:2011年河南省三門(mén)峽市高三上學(xué)期調(diào)研考試物理卷 題型:計(jì)算題

如圖(甲)所示,彎曲部分AB和CD是兩個(gè)半徑相等的圓弧,中間的BC段是豎直的薄壁細(xì)圓管(細(xì)圓管內(nèi)徑略大于小球的直徑),細(xì)圓管分別與上、下圓弧軌道相切連接,BC段的長(zhǎng)度L可作伸縮調(diào)節(jié)。下圓弧軌道與地面相切,其中D、A分別是上、下圓弧軌道的最高點(diǎn)與最低點(diǎn),整個(gè)軌道固定在豎直平面內(nèi)。一小球多次以某一速度從A點(diǎn)水平進(jìn)入軌道而從D點(diǎn)水平飛出。今在A、D兩點(diǎn)各放一個(gè)壓力傳感器,測(cè)試小球?qū)壍繟、D兩點(diǎn)的壓力,計(jì)算出壓力差△F。改變BC間距離L,重復(fù)上述實(shí)驗(yàn),最后繪得的圖線如圖(乙)所示,(不計(jì)一切摩擦阻力,g取10m/s2),試求:

1.某一次調(diào)節(jié)后D點(diǎn)離地高度為0.8m。小球從D點(diǎn)飛出,落地點(diǎn)與D點(diǎn)水平距離為2.4m,小球通過(guò)D點(diǎn)時(shí)的速度大小

2.小球的質(zhì)量和彎曲圓弧軌道的半徑大小。

 

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