（15分）如圖所示，是某公園設(shè)計(jì)的一種驚險(xiǎn)刺激的娛樂(lè)設(shè)施，軌道CD部分粗糙，μ=0.1，其余均光滑。第一個(gè)圓管軌道的半徑R=4m，第二個(gè)圓管軌道的半徑r=3.6m。一挑戰(zhàn)者質(zhì)量m=60kg，沿斜面軌道滑下，滑入第一個(gè)圓管形軌道（假設(shè)轉(zhuǎn)折處無(wú)能量損失），挑戰(zhàn)者到達(dá)A、B兩處最高點(diǎn)時(shí)剛好對(duì)管壁無(wú)壓力，然后從平臺(tái)上飛入水池內(nèi)，水面離軌道的距離h=1m。g取10 m/s2，管的內(nèi)徑忽略不計(jì)，人可視為質(zhì)點(diǎn)。

求：（1）挑戰(zhàn)者若能完成上述過(guò)程，則他應(yīng)從離水平軌道多高的地方開(kāi)始下滑?（2）CD部分的長(zhǎng)度是多少?（3）挑戰(zhàn)者入水時(shí)速度的大小和方向?

⑴ 10m ⑵64m ⑶ 16 m/s 與水面的夾角θ=arctan5/8

解析試題分析：（1）（4分）在A點(diǎn)無(wú)壓力，則 mg=mvA2/R    （1分）
設(shè)從離水平軌道高為H處開(kāi)始下滑，從靜止開(kāi)始到A由動(dòng)能定理得
mgH=mg·2R+ mvA2/2      （2分）解得H=10m      （1分）
（2）（7分）從開(kāi)始下滑到C點(diǎn)，由動(dòng)能定理得mgH=mvC2/2      （1分）
在B點(diǎn)無(wú)壓力，則 mg=mvB2/r        （1分）
從D點(diǎn)到B點(diǎn)，由動(dòng)能定理得mvD2/2=mg·2r+ mvB2/2      （2分）
從C點(diǎn)到D點(diǎn)，由動(dòng)能定理得-μmgSCD=mvD2/2- mvC2/2        （2分）
解得 SCD=64m        （1分）
（3）（5分）設(shè)落水點(diǎn)為E，落水時(shí)，豎直方向vy2=2gh  （1分）
解得 vy="10m/s" （1分）
水平方向速度大小為vD不變。
解得得vE≈16 m/s。（1分）
設(shè)方向與水面成θ，所以tanθ=vy/vD=5/8。  （1分）
解得θ=arctan5/8   （1分）
考點(diǎn)： 本題考查動(dòng)能定理、圓周運(yùn)動(dòng)。

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：計(jì)算題

質(zhì)量為m的小球A以速率v0向右運(yùn)動(dòng)時(shí)跟靜止的小球B發(fā)生碰撞，碰后A球以的速率反向彈回，而B(niǎo)球以的速率向右運(yùn)動(dòng)，求：
（1）小球B的質(zhì)量mB是多大？
（2）碰撞過(guò)程中，小球B對(duì)小球A做功W是多大？

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：計(jì)算題

(15分)如圖所示，在寬度為L(zhǎng)的兩虛線區(qū)域內(nèi)存在勻強(qiáng)電場(chǎng)，一質(zhì)量為m，帶電量為＋q的滑塊(可看成點(diǎn)電荷)，從距該區(qū)域?yàn)長(zhǎng)的絕緣水平面上以初速度v0向右運(yùn)動(dòng)并進(jìn)入電場(chǎng)區(qū)域，滑塊與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ。

⑴若該區(qū)域電場(chǎng)為水平方向，并且用速度傳感器測(cè)得滑塊從出口處滑出的速度與進(jìn)入該區(qū)域的速度相同，求該區(qū)域的電場(chǎng)強(qiáng)度大小與方向，以及滑塊滑出該區(qū)域的速度；
⑵若該區(qū)域電場(chǎng)為水平方向，并且用速度傳感器測(cè)得滑塊滑出該區(qū)域的速度等于滑塊的初速度v0，求該區(qū)域的電場(chǎng)強(qiáng)度大小與方向；
⑶若將該區(qū)域電場(chǎng)改為豎直方向，測(cè)出滑塊到達(dá)出口處速度為v0/2(此問(wèn)中取v0＝)，再將該區(qū)域電場(chǎng)反向后，發(fā)現(xiàn)滑塊未能從出口滑出，求滑塊所停位置距左邊界多遠(yuǎn)。

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：計(jì)算題

)一絕緣“?”形桿由兩段相互平行的足夠長(zhǎng)的水平直桿PQ、MN和一半徑為R的光滑半圓環(huán)MAP組成，固定在豎直平面內(nèi)，其中MN桿是光滑的，PQ桿是粗糙的．現(xiàn)將一質(zhì)量為m的帶正電荷的小環(huán)套在MN桿上，小環(huán)所受的電場(chǎng)力為重力的.
 
(1)若將小環(huán)由D點(diǎn)靜止釋放，則剛好能到達(dá)P點(diǎn)，求DM間的距離；
(2)若將小環(huán)由M點(diǎn)右側(cè)5R處?kù)o止釋放，設(shè)小環(huán)與PQ桿間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，小環(huán)所受最大靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力大小相等，求小環(huán)在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中克服摩擦力所做的功．

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：計(jì)算題

（13分）如圖甲是質(zhì)譜儀的工作原理示意圖．圖中的A容器中的正離子從狹縫S1以很小的速度進(jìn)入電壓為U的加速電場(chǎng)區(qū)(初速度不計(jì))加速后，再通過(guò)狹縫S2從小孔G垂直于MN射入偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，該偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)是以直線MN為上邊界、方向垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，離子最終到達(dá)MN上的H點(diǎn)(圖中未畫(huà)出)，測(cè)得G、H間的距離為d，粒子的重力可忽略不計(jì)。試求：
  
（1）該粒子的比荷
（2）若偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)為半徑為的圓形區(qū)域，且與MN相切于G點(diǎn)，如圖乙所示，其它條件不變，仍保證上述粒子從G點(diǎn)垂直于MN進(jìn)入偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，最終仍然到達(dá)MN上的H點(diǎn)，則圓形區(qū)域中磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度與B之比為多少?

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：計(jì)算題

（14分）如圖所示，傾角為θ的粗糙斜面的底端有一凹形小滑塊，在底端豎直線上離底端高度為H處有一個(gè)小球，小球以一定的水平速度v0拋出。

（1）要使小球垂直打在斜面上，試推導(dǎo)小球離斜面底端的高度H與小球速度v0之間的關(guān)系。
（2）若斜面傾角θ=37°，凹形小滑塊的質(zhì)量m=1kg，小滑塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.25。現(xiàn)小滑塊以某一初速度從斜面底端上滑，同時(shí)在斜面底端正上方的小球以初速度3m/s水平拋出，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，小球恰好垂直斜面方向落入凹槽，此時(shí)，小滑塊還在上滑過(guò)程中。求小滑塊運(yùn)動(dòng)的時(shí)間和小滑塊的動(dòng)能變化量。（已知sin37°＝0.6, cos37°＝0.8， g取10m/s2）

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：計(jì)算題

（10分）如圖所示，在一個(gè)大小為V/m，方向水平向左的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，有一個(gè)小物塊，質(zhì)量為80g，帶正電荷，與水平軌道之間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.2，在水平軌道的末端處，連接一個(gè)光滑的半圓形軌道，半徑為40cm，取10m/s2，求：

（1）若小物塊恰好運(yùn)動(dòng)到軌道的最高點(diǎn)，那么小物塊應(yīng)該從水平軌道的哪個(gè)位置釋放？
（2）如果在第（1）問(wèn)的位置釋放小物塊，當(dāng)它運(yùn)動(dòng)到（軌道中點(diǎn)）點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力等于多少？

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：計(jì)算題

（19分）如圖所示，以A、B和C、D為斷點(diǎn)的兩半圓形光滑軌道固定于豎直平面內(nèi)，一滑板靜止在光滑的地面上，左端緊靠B點(diǎn)，上表面所在平面與兩半圓分別相切于B、C兩點(diǎn)，一物塊（視為質(zhì)點(diǎn)）被輕放在水平勻速運(yùn)動(dòng)的傳送帶上E點(diǎn)，運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)時(shí)剛好與傳送帶速度相同，然后經(jīng)A點(diǎn)沿半圓軌道滑下，再經(jīng)B點(diǎn)滑上滑板，滑板運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)時(shí)被牢固粘連。物塊可視為質(zhì)點(diǎn)，質(zhì)量為m,滑板質(zhì)量為M=2m，兩半圓半徑均為R，板長(zhǎng)l=6.5R,板右端到C點(diǎn)的距離L在R<L<5R范圍內(nèi)取值，E點(diǎn)距A點(diǎn)的距離s=5R，物塊與傳送帶、物塊與滑板間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為，重力加速度g已知。

(1)求物塊滑到B點(diǎn)的速度大�。�
(2)求物塊滑到B點(diǎn)時(shí)對(duì)半圓軌道的壓力；
(3)試討論物塊從滑上滑板到離開(kāi)右端的過(guò)程中，克服摩擦力做的功與L的關(guān)系.并判斷物塊能否滑到CD軌道的中點(diǎn)。

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：計(jì)算題

如圖甲所示，一豎直平面內(nèi)的軌道由粗糙斜面AD和光滑圓軌道DCE組成，AD與DCE相切于D點(diǎn)，C為圓軌道的最低點(diǎn)，將一小物塊置于軌道ADC上離地面高為H處由靜止下滑，用力傳感器測(cè)出其經(jīng)過(guò)C點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力N，改變H的大小，可測(cè)出相應(yīng)的N的大小，N隨H的變化關(guān)系如圖乙折線PQI所示（PQ與QI兩直線相連接于Q點(diǎn)），QI反向延長(zhǎng)交縱軸于F點(diǎn)（0，5.8N），重力加速度g取10m／s2，求：

（1）小物塊的質(zhì)量m；
（2）小物塊與斜面AD間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ。

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