精英家教網(wǎng)如圖所示的“s”形玩具軌道,該軌道是用內(nèi)壁光滑的薄壁細(xì)圓管彎成,放置在豎直平面內(nèi),軌道彎曲部分是由兩個(gè)半徑相等的半圓對(duì)接而成,圓半徑比細(xì)管內(nèi)徑大得多,軌網(wǎng)道底端與水平地面相切,軌道在水平方向不可移動(dòng).彈射裝置將一個(gè)小球(小球的直徑略小于細(xì)圓管內(nèi)徑)從a點(diǎn)沿水平地面向b點(diǎn)運(yùn)動(dòng)并進(jìn)入軌道,經(jīng)過軌道后從最高點(diǎn)d水平拋出.已知小球與地面ab段間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,ab段長L,圓的半徑R,小球質(zhì)量m,求:
(1)若小球經(jīng)d處時(shí),對(duì)軌道上臂有壓力,則它經(jīng)過b處時(shí)的速度滿足什么條件?
(2)為使小球離開軌道d處后,不會(huì)再碰到軌道,則小球離開d出時(shí)的速度至少為多大?
(3)若μ=0.2、L=1m、R=0.2m、m=0.1kg,g取10m/s2,小球從a點(diǎn)出發(fā)的速度為4m/s,則它經(jīng)c點(diǎn)前、后的瞬間,小球?qū)︓壍赖膲毫Ω鳛槎啻螅?/div>
分析:(1)根據(jù)牛頓第二定律與機(jī)械能守恒定律,即可求解;
(2)根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律處理的方法,運(yùn)用牛頓第二定律與運(yùn)動(dòng)學(xué)公式綜合,借助于幾何關(guān)系,即可求解;
(3)根據(jù)動(dòng)能定理,與牛頓第二定律,結(jié)合向心力表達(dá)式,即可求解.
解答:精英家教網(wǎng)解:(1)根據(jù)牛頓第二定律,小球經(jīng)d點(diǎn)時(shí)Fd+mg=m
v
2
d
R

Fd>0,即vd
gR

小球從b到d,由機(jī)械能守恒定律
1
2
m
v
2
d
+4mgR=
1
2
m
v
2
b

解得vb>3
gR

(2)假設(shè)恰好落到豎直位移3R處,則該點(diǎn)的速度方向豎直向下,這不符合平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律.設(shè)小球離開d出時(shí)的速度為vd時(shí),在運(yùn)動(dòng)過程中與軌道恰好相碰,即小球的運(yùn)動(dòng)軌跡與圓相切.以d點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)建立如圖10坐標(biāo)系,由平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律得
x=vdt①
y=
1
2
gt2

由①②兩式得y=
g
2
v
2
d
x2

由解析幾何知識(shí)得x2+(y-3R)2=R2
聯(lián)立③④兩式得y2+(
2
v
2
d
g
-6R)y+8R2=0

要使的拋物線與圓相切,則方程⑤的△判別式為零,即△=(
2
v
2
d
g
-6R)2-32R2=0

解得:vd=
(3-2
2
)gR

故小球離開軌道d處后,不再碰到軌道,小球離開d出時(shí)的速度至少為
(3-2
2
)gR

(3)小球從a到c,由動(dòng)能定理得:
-μmgL-2mgR=
1
2
m
v
2
c
-
1
2
m
v
2
a

解得vc=2m/s
由牛頓第二定律得
小球在c點(diǎn)前,F1+mg=m
v
2
c
R

解得F1=1N,(方向豎直向下)                
小球在c點(diǎn)后,F2-mg=m
v
2
c
R

解得F2=3N,(方向豎直向上)
答:(1)若小球經(jīng)d處時(shí),對(duì)軌道上臂有壓力,則它經(jīng)過b處時(shí)的速度滿足vb>3
gR
條件;
(2)為使小球離開軌道d處后,不會(huì)再碰到軌道,則小球離開d出時(shí)的速度至少為
(3-2
2
)gR
;
(3)則小球?qū)︓壍赖膲毫Ω鳛镕1=1N,(方向豎直向下);F2=3N,(方向豎直向上).
點(diǎn)評(píng):考查動(dòng)能定理、機(jī)械能守恒定律、牛頓第二定律與運(yùn)動(dòng)學(xué)公式等規(guī)律的應(yīng)用,知道向心力的表達(dá)式,同時(shí)注意受力分析的研究對(duì)象確定.
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

精英家教網(wǎng)某同學(xué)玩“彈珠游戲”裝置如圖所示,S形管道BC由兩個(gè)半徑為R的
1
4
圓形管道拼接而成,管道內(nèi)直徑略大于小球直徑,且遠(yuǎn)小于R,忽略一切摩擦,用質(zhì)量為m的小球?qū)椈蓧嚎s到A位置,由靜止釋放,小球到達(dá)管道最高點(diǎn)C時(shí)對(duì)管道恰好無作用力,求:
(1)小球到達(dá)最高點(diǎn)C的速度大��;
(2)若改用同樣大小質(zhì)量為2m的小球做游戲,其它條件不變,求小球能到達(dá)的最大高度;
(3)若改用同樣大小質(zhì)量為
m
4
的小球做游戲,其它條件不變,求小球落地點(diǎn)到B點(diǎn)的距離.
闂傚倸鍊搁崐鎼佸磹閹间礁纾归柟闂寸绾惧綊鏌熼梻瀵割槮缁炬儳缍婇弻锝夊箣閿濆憛鎾绘煕閵堝懎顏柡灞剧洴楠炴﹢鎳犻澶嬓滈梻浣规偠閸斿秶鎹㈤崘顔嘉﹂柛鏇ㄥ灠閸愨偓濡炪倖鍔﹀鈧紒顔煎缁辨挻鎷呴幓鎺嶅濠电姰鍨煎▔娑㈩敄閸曨厽宕查柛鈩冪⊕閻撳繘鏌涢锝囩畺闁革絾妞介弻娑㈡晲閸涱喛纭€缂備浇椴哥敮锟犲箖閳哄懏顥堟繛鎴炲笚閻庝即姊绘担鍛婃儓闁活剙銈稿畷浼村冀椤撶姴绁﹂梺纭呮彧缁犳垹绮诲☉銏♀拻闁割偆鍠撻埊鏇熴亜閺傚灝顏慨濠勭帛閹峰懘宕ㄦ繝鍌涙畼濠电儑绲藉ú锕€顪冩禒瀣櫜闁绘劖娼欑欢鐐烘煙闁箑鍔﹂柨鏇炲€归悡鏇㈡煛閸ャ儱濡奸柣蹇曞У娣囧﹪顢曢敐蹇氣偓鍧楁煛鐏炲墽娲撮柍銉畵楠炲鈹戦崶鈺€澹曠紓鍌氬€风粈渚€顢栭崨顖涘床闁圭増婢橀悡姗€鏌熸潏楣冩闁稿﹦鍏橀弻銈囧枈閸楃偛顫梺鍛婃煥閹诧紕鎹㈠☉姘e亾濞戞瑡缂氶柣顓滃€曢湁婵犲﹤绨肩花缁樸亜閺囶亞绋荤紒缁樼箓椤繈顢橀悢鍓蹭户闂傚倷鑳剁划顖涚仚闁诲繐绻戦悷鈺佺暦閹扮増鍊烽柣鎴炃氶幏娲煟鎼粹剝璐″┑顔炬暬婵℃挳宕橀埡鈧换鍡涙煟閹邦厽缍戞繛鎼枟椤ㄣ儵鎮欏顔煎壉濡炪倧濡囨晶妤呭箚閺冨牊鏅查柛銉╊棑鎼村﹪姊婚崒娆掑厡缂侇噮鍨跺畷婵嬫晝閸屾氨顦┑鐐叉閹稿摜绮堟径鎰厪闁割偅绻冮ˉ鎾趁瑰⿰鍕煁闁靛洤瀚伴獮妯兼崉閻╂帇鍨介弻娑樜熼搹瑙勬喖濡炪們鍔婇崕鐢稿箖濞嗘挸绠甸柟鐑樻尰椤斿嫰姊洪崜褏甯涢柣妤冨█瀵鈽夊Ο閿嬵潔闂佸憡顨堥崑鐐烘倶閸喓绠鹃悗鐢登归宀勬煕濞嗗繐鏆欐い顐㈢箻閹煎綊宕烽鐙呯床婵犳鍠楅〃鍛涘▎鎾村仼闁割偅娲橀埛鎴犵磽娴g櫢渚涙繛鍫熸閺屻劑寮撮妸銈夊仐闂佺粯渚楅崰娑氱不濞戞ǚ妲堟繛鍡樺灥婵悂鏌f惔锛勭暛闁稿骸宕灋鐎光偓閸曨偆顔嗗┑鐐叉▕娴滄繈鍩涢幋锔界厱婵炴垶锕崝鐔虹磼閻樿櫕宕岄柟顔筋殔椤繈鎮℃惔锛勭潉闂備浇妗ㄧ粈浣虹矓閻熼偊鍤曟い鏇楀亾鐎规洘甯掗オ浼村椽閸愵亜绨ラ梻鍌氬€风粈渚€骞栭銈嗗仏妞ゆ劧绠戠壕鍧楁煙閹澘袚闁稿鏅滅换娑橆啅椤旇崵鍑归梺缁樻尰缁嬫垿婀侀梺鎸庣箓閹冲繘骞夐幖浣告瀬闁割偅鎯婇弮鍫熷亹闂傚牊绋愮划璺衡攽閻愬弶鈻曢柛娆忓暣婵″瓨绗熼埀顒€顕f禒瀣垫晣闁绘劙娼ч獮鎰版⒒娴e憡鍟為柛鏃€鍨垮畷婵嗩吋婢跺鈧爼鏌涢鐘插姕闁稿﹦鏁婚幃宄扳枎韫囨搩浠剧紓浣插亾闁告劏鏂傛禍婊堟煏婵炲灝鍔甸棅顒夊墯椤ㄣ儵鎮欑拠褑鍚悗娈垮枙缁瑩銆佸鈧幃娆撴濞戞ḿ顔囬梻鍌氬€风粈渚€骞夐敓鐘茬闁硅揪绠戠粈澶愬箹濞n剙濡肩痪鎯х秺閺屻劑鎮ら崒娑橆伓

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科目:高中物理 來源:2014屆度江蘇省揚(yáng)州市高三第一學(xué)期期中檢測物理試卷(解析版) 題型:計(jì)算題

(14分)某同學(xué)玩“彈珠游戲”裝置如圖所示,S形管道BC由兩個(gè)半徑為R的1/4圓形管道拼接而成,管道內(nèi)直徑略大于小球直徑,且遠(yuǎn)小于R,忽略一切摩擦,用質(zhì)量為m的小球?qū)椈蓧嚎s到A位置,由靜止釋放,小球到達(dá)管道最高點(diǎn)C時(shí)對(duì)管道恰好無作用力,求:(    )

⑴小球到達(dá)最高點(diǎn)C的速度大�。�

⑵若改用同樣大小質(zhì)量為2m的小球做游戲,其它條件不變,求小球能到達(dá)的最大高度;

⑶若改用同樣大小質(zhì)量為m/4的小球做游戲,其它條件不變,求小球落地點(diǎn)到B點(diǎn)的距離。

 

闂傚倸鍊搁崐鎼佸磹閹间礁纾归柟闂寸绾惧綊鏌熼梻瀵割槮缁炬儳缍婇弻锝夊箣閿濆憛鎾绘煕閵堝懎顏柡灞剧洴楠炴﹢鎳犻澶嬓滈梻浣规偠閸斿秶鎹㈤崘顔嘉﹂柛鏇ㄥ灠閸愨偓濡炪倖鍔﹀鈧紒顔煎缁辨挻鎷呴幓鎺嶅濠电姰鍨煎▔娑㈩敄閸曨厽宕查柛鈩冪⊕閻撳繘鏌涢锝囩畺闁革絾妞介弻娑㈡晲閸涱喛纭€缂備浇椴哥敮锟犲箖閳哄懏顥堟繛鎴炲笚閻庝即姊绘担鍛婃儓闁活剙銈稿畷浼村冀椤撶姴绁﹂梺纭呮彧缁犳垹绮诲☉銏♀拻闁割偆鍠撻埊鏇熴亜閺傚灝顏慨濠勭帛閹峰懘宕ㄦ繝鍌涙畼濠电儑绲藉ú锕€顪冩禒瀣櫜闁绘劖娼欑欢鐐烘煙闁箑鍔﹂柨鏇炲€归悡鏇㈡煛閸ャ儱濡奸柣蹇曞У娣囧﹪顢曢敐蹇氣偓鍧楁煛鐏炲墽娲撮柍銉畵楠炲鈹戦崶鈺€澹曠紓鍌氬€风粈渚€顢栭崨顖涘床闁圭増婢橀悡姗€鏌熸潏楣冩闁稿﹦鍏橀弻銈囧枈閸楃偛顫梺鍛婃煥閹诧紕鎹㈠☉姘e亾濞戞瑡缂氶柣顓滃€曢湁婵犲﹤绨肩花缁樸亜閺囶亞绋荤紒缁樼箓椤繈顢橀悢鍓蹭户闂傚倷鑳剁划顖涚仚闁诲繐绻戦悷鈺佺暦閹扮増鍊烽柣鎴炃氶幏娲煟鎼粹剝璐″┑顔炬暬婵℃挳宕橀埡鈧换鍡涙煟閹邦厽缍戞繛鎼枟椤ㄣ儵鎮欏顔煎壉濡炪倧濡囨晶妤呭箚閺冨牊鏅查柛銉╊棑鎼村﹪姊婚崒娆掑厡缂侇噮鍨跺畷婵嬫晝閸屾氨顦┑鐐叉閹稿摜绮堟径鎰厪闁割偅绻冮ˉ鎾趁瑰⿰鍕煁闁靛洤瀚伴獮妯兼崉閻╂帇鍨介弻娑樜熼搹瑙勬喖濡炪們鍔婇崕鐢稿箖濞嗘挸绠甸柟鐑樻尰椤斿嫰姊洪崜褏甯涢柣妤冨█瀵鈽夊Ο閿嬵潔闂佸憡顨堥崑鐐烘倶閸喓绠鹃悗鐢登归宀勬煕濞嗗繐鏆欐い顐㈢箻閹煎綊宕烽鐙呯床婵犳鍠楅〃鍛涘▎鎾村仼闁割偅娲橀埛鎴犵磽娴g櫢渚涙繛鍫熸閺屻劑寮撮妸銈夊仐闂佺粯渚楅崰娑氱不濞戞ǚ妲堟繛鍡樺灥婵悂鏌f惔锛勭暛闁稿骸宕灋鐎光偓閸曨偆顔嗗┑鐐叉▕娴滄繈鍩涢幋锔界厱婵炴垶锕崝鐔虹磼閻樿櫕宕岄柟顔筋殔椤繈鎮℃惔锛勭潉闂備浇妗ㄧ粈浣虹矓閻熼偊鍤曟い鏇楀亾鐎规洘甯掗オ浼村椽閸愵亜绨ラ梻鍌氬€风粈渚€骞栭銈嗗仏妞ゆ劧绠戠壕鍧楁煙閹澘袚闁稿鏅滅换娑橆啅椤旇崵鍑归梺缁樻尰缁嬫垿婀侀梺鎸庣箓閹冲繘骞夐幖浣告瀬闁割偅鎯婇弮鍫熷亹闂傚牊绋愮划璺衡攽閻愬弶鈻曢柛娆忓暣婵″瓨绗熼埀顒€顕f禒瀣垫晣闁绘劙娼ч獮鎰版⒒娴e憡鍟為柛鏃€鍨垮畷婵嗩吋婢跺鈧爼鏌涢鐘插姕闁稿﹦鏁婚幃宄扳枎韫囨搩浠剧紓浣插亾闁告劏鏂傛禍婊堟煏婵炲灝鍔甸棅顒夊墯椤ㄣ儵鎮欑拠褑鍚悗娈垮枙缁瑩銆佸鈧幃娆撴濞戞ḿ顔囬梻鍌氬€风粈渚€骞夐敓鐘茬闁硅揪绠戠粈澶愬箹濞n剙濡肩痪鎯х秺閺屻劑鎮ら崒娑橆伓

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同步練習(xí)冊答案
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