【題目】某同學(xué)設(shè)計(jì)了一款益智類的兒童彈射玩具,模型如圖所示,段是長度連續(xù)可調(diào)的豎直伸縮桿,BCD段是半徑為R的四分之三圓弧彎桿,DE段是長度為2R的水平桿, AB桿稍稍錯(cuò)開。豎直標(biāo)桿內(nèi)裝有下端固定且勁度系數(shù)較大的輕質(zhì)彈簧,在彈簧上端放置質(zhì)量為m的小球。每次將彈簧的長度壓縮至P點(diǎn)后鎖定,設(shè)PB的高度差為h,解除鎖定后彈簧可將小球彈出。在彈射器的右側(cè)裝有可左右移動(dòng)的寬為2R的盒子用于接收小球,盒子的左端最高點(diǎn)QP點(diǎn)等高,且與E的水平距離為x,已知彈簧鎖定時(shí)的彈性勢能Ep=9mgR,小球與水平桿的動(dòng)摩擦因μ=0.5,與其他部分的摩擦不計(jì),不計(jì)小球受到的空氣阻力及解除鎖定時(shí)的彈性勢能損失,不考慮伸縮豎直軒粗細(xì)變化對小球的影響且管的粗細(xì)遠(yuǎn)小于圓的半徑,重力加速度為g。求:

(1)當(dāng)h=3R時(shí),小球到達(dá)管道的最高點(diǎn)C處時(shí)的速度大小vc;

(2)(1)問中小球運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)C時(shí)對管道作用力的大;

(3)h連續(xù)可調(diào),要使該小球能掉入盒中,求x的最大值?

【答案】(1);(2F=9mg;(3xmax=8R

【解析】

(1)設(shè)小球從P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)至C點(diǎn)的過程中,機(jī)械能守恒,則有:

解得:

(2)設(shè)小球在C點(diǎn)時(shí)受到管道給的作用力向下.大小為F

得:F=9mg

根據(jù)牛頓第三定律,小球?qū)艿赖淖饔昧Υ笮?/span>9mg

(3)PE的過程中,由動(dòng)能定理得:

要使小球落入盒中且x取極值的臨界是正好從Q點(diǎn)掉入盒子,由EQ做平拋運(yùn)動(dòng)得:

聯(lián)立可得:

故當(dāng)h=5R時(shí),有

判斷:該情況小球能通過最高點(diǎn)C,結(jié)果成立

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,平面直角坐標(biāo)系xoy被三條平行的分界線分為I、II、III、IV四個(gè)區(qū)域,每條分界線與x軸所夾30角,區(qū)域I、II分界線與y軸的交點(diǎn)坐標(biāo)(0,l),區(qū)域I中有方向垂直紙面向里、大小為B的勻強(qiáng)磁場;區(qū)域 II寬度為d,其中有方向平行于分界線的勻強(qiáng)電場;區(qū)域III為真空區(qū)域;區(qū)域IV中有方向垂直紙面向外、大小為2B的勻強(qiáng)磁場.現(xiàn)有不計(jì)重力的兩粒子,粒子l帶正電,以速度大小v1從原點(diǎn)沿x軸正方向運(yùn)動(dòng);粒子2帶負(fù)電,以一定大小的速度從x軸正半軸一點(diǎn)A沿x軸負(fù)向與粒子1同時(shí)開始運(yùn)動(dòng),兩粒子恰在同一點(diǎn)垂直分界線進(jìn)入?yún)^(qū)域II;隨后粒子1以平行于x軸的方向進(jìn)入?yún)^(qū)域III;粒子2以平行于y軸的方向進(jìn)入?yún)^(qū)域III,最后兩粒子均在第二次經(jīng)過區(qū)城III、IV分界線時(shí)被引出.

(1)求A點(diǎn)與原點(diǎn)距離;

(2)求區(qū)域II內(nèi)電場強(qiáng)度E的大小和方向;

(3)求粒子2A的速度大。

(4)若兩粒子在同一位置處被引出,區(qū)城III 寬度應(yīng)設(shè)計(jì)為多少?

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】2016122811時(shí)23分,我國首顆中學(xué)生科普衛(wèi)星在太原衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空。這顆被命名為八一·少年行的小衛(wèi)星計(jì)劃在軌運(yùn)行時(shí)間不少于180天,入軌后可執(zhí)行對地拍攝、無線電通訊、對地傳輸文件以及快速離軌試驗(yàn)等任務(wù)。若因?qū)嶒?yàn)需要,將衛(wèi)星由距地面高280 km的圓軌道I調(diào)整進(jìn)入距地面高330 km的圓軌道Ⅱ,則此小衛(wèi)星( )

A. 在軌道I上運(yùn)行的速度可能大于7.9km/sB. 在軌道Ⅱ上比在軌道I上運(yùn)行的周期小

C. 在軌道Ⅱ上運(yùn)行的周期比同步衛(wèi)星的周期小D. 在軌道Ⅱ上比在軌道I上運(yùn)行的向心加速度大

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】小明想測額定電壓為2.5V的小燈泡在不同電壓下的電功率的電路。

1)在實(shí)驗(yàn)過程中,調(diào)節(jié)滑片P,電壓表和電流表均有示數(shù)但總是調(diào)不到零,其原因是的____導(dǎo)線沒有連接好(圖中用數(shù)字標(biāo)記的小圓點(diǎn)表示接線點(diǎn),空格中請?zhí)顚憟D中的數(shù)字,如“7點(diǎn)至8點(diǎn));

2)正確連好電路,閉合開關(guān),調(diào)節(jié)滑片P,當(dāng)電壓表的示數(shù)達(dá)到額定電壓時(shí),電流表的指針如圖所示,則電流為____A,此時(shí)小燈泡的功率為____W

3)做完實(shí)驗(yàn)后小明發(fā)現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)報(bào)告上漏寫了電壓為1.00V時(shí)通過小燈泡的電流,但在草稿紙上記錄了下列數(shù)據(jù),你認(rèn)為最有可能的是____

A.0.08A B.0.12A C.0.20A

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】內(nèi)壁光滑的汽缸通過活塞封閉有壓強(qiáng)為1.0×105Pa、溫度為27℃的氣體,初始活塞到汽缸底部距離為50cm,現(xiàn)對汽缸加熱,氣體膨脹而活塞右移。已知汽缸橫截面積為200cm,總長為100cm,大氣壓強(qiáng)為1.0×105Pa。

(1)計(jì)算當(dāng)溫度升高到927℃時(shí),缸內(nèi)封閉氣體的壓強(qiáng);

(2)若在此過程中封閉氣體共吸收了800J的熱量,試計(jì)算氣體增加的內(nèi)能。

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】在如圖所示的坐標(biāo)系中,x軸水平,y軸垂直,x軸上方空間只存在重力場,第Ⅲ象限存在沿y軸正方向的勻強(qiáng)電場和垂直xy平面向里的勻強(qiáng)磁場,在第Ⅳ象限由沿x軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場,場強(qiáng)大小與第Ⅲ象限存在的電場的場強(qiáng)大小相等.一質(zhì)量為m,帶電荷量大小為q的質(zhì)點(diǎn)a,從y軸上y=h處的P1點(diǎn)以一定的水平速度沿x軸負(fù)方向拋出,它經(jīng)過x=2h處的P2點(diǎn)進(jìn)入第Ⅲ象限,恰好做勻速圓周運(yùn)動(dòng),又經(jīng)過y軸上的y=2hP3點(diǎn)進(jìn)入第Ⅳ象限,試求:

1)質(zhì)點(diǎn)a到達(dá)P2點(diǎn)時(shí)速度的大小和方向;

2)第Ⅲ象限中勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度和勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大。

3)說明質(zhì)點(diǎn)aP3進(jìn)入第Ⅳ象限后的運(yùn)動(dòng)情況(不需要說明理由)

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】20175月,在完成對哈勃空間望遠(yuǎn)鏡的維修任務(wù)后,航天飛機(jī)在A點(diǎn)從圓形軌道進(jìn)入橢圓軌道,B為軌道上的一點(diǎn),如圖所示,關(guān)于航天飛機(jī)的運(yùn)動(dòng),下列說法中正確的有( 。

A. 在軌道上經(jīng)過A的速度大于經(jīng)過B的速度

B. 在軌道上經(jīng)過A的速度大于在軌道上經(jīng)過A的速度

C. 在軌道上運(yùn)動(dòng)的周期小于在軌道上運(yùn)動(dòng)的周期

D. 在軌道上經(jīng)過A的加速度大于在軌道上經(jīng)過A的加速度

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】雨滴在穿過云層的過程中,不斷與漂浮在云層中的小水珠相遇并結(jié)合為一體,其質(zhì)量逐漸增大,F(xiàn)將上述過程簡化為沿豎直方向的一系列作用時(shí)間極短的碰撞。已知雨滴的初始質(zhì)量為m0,初速度為v0,下降距離L后與靜止的小水珠碰撞且合并,質(zhì)量變?yōu)?/span>m1。此后每經(jīng)過同樣的距離L后,雨滴均與靜止的小水珠碰撞且合并,質(zhì)量依次變?yōu)?/span>m2、m3……mn……(設(shè)各質(zhì)量為已知量)。已知重力加速度為g,不計(jì)空氣阻力。

(1)若不計(jì)重力,求第1次碰撞后雨滴的速度v1

(2)若不計(jì)重力,求第n次碰撞后雨滴的速度vn′;

(3)若考慮重力的影響,求第3次碰撞后雨滴的動(dòng)能大小。

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】用落體法驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律,打出如圖甲所示的一條紙帶。已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器頻率為50Hz.

1)根據(jù)紙帶所給數(shù)據(jù),打下C點(diǎn)時(shí)重物的速度為 ________m/s(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)。

2)某同學(xué)選用兩個(gè)形狀相同,質(zhì)量不同的重物ab進(jìn)行實(shí)驗(yàn),測得幾組數(shù)據(jù),畫出圖象,并求出圖線的斜率k,如圖乙所示,由圖象可知a的質(zhì)量m1 ________b的質(zhì)量m2(選填大于小于)。

3)通過分析發(fā)現(xiàn)造成k2值偏小的原因是實(shí)驗(yàn)中存在各種阻力,已知實(shí)驗(yàn)所用重物的質(zhì)量m2 = 0.052kg,當(dāng)?shù)刂亓铀俣?/span>g = 9.78m/s2,求出重物所受的平均阻力f =______N.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)

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同步練習(xí)冊答案