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如图所示,质量为m的小球自由下落高度为R后沿竖直平面内的轨道ABC运动.AB是半...

如图所示,质量为m的小球自由下落高度为R后沿竖直平面内的轨道ABC运动.AB是半径为R的1/4粗糙圆弧,BC是直径为R的光滑半圆弧,小球运动到C时对轨道的压力恰为零.B是轨道最低点.求:
(1)小球在AB弧上运动时,摩擦力对小球做的功.
(2)小球经B点前、后瞬间对轨道的压力之比.
(3)小球离开C点后竖直下落多少高度才能撞上圆轨道?

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(1)小球运动到C点时对轨道的压力恰为零,由重力提供小球的向心力.小球由静止释放到C点过程,重力和摩擦力做功,根据动能定理求解小球在AB弧上运动时,摩擦力对小球做的功. (2)根据动能定理求出经过B点时的速度大小,根据牛顿运动定律分别求出小球经B点前、后瞬间对轨道的压力大小,再求解压力之比. (3)小球离开C点后做平抛运动,合位移等于半径,根据平抛运动的分位移公式列式求解即可. 【解析】 (1)小球在C点:根据牛顿第二定律得 mg=m 小球由静止释放到C点过程,据动能定理得 mgR+Wf=mvC2 联立解得Wf=-mgR (2)小球由静止释放到B点过程,据动能定理得 2mgR+Wf=mvB2 在B点前瞬间据牛顿第二定律得 FN前-mg=m 在B点后瞬间据牛顿第二定律得 FN后-mg=m 由牛顿第三定律知,小球对轨道的压力大小等于轨道对小球的支持力大小. 联立解得 FN前:F N后=7:12 (3)小球离开C点后做平抛运动,合位移等于半径,根据平抛运动的分位移公式,有: x=vct R2=x2+y2 联列解得:≈0.618R 答:(1)小球在AB弧上运动时,摩擦力对小球做的功为-mgR. (2)小球经B点前、后瞬间对轨道的压力之比为7:12. (3)小球离开C点后竖直下落0.618R的高度才能撞上圆轨道.
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考点分析:
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(1)小球做匀速圆周运动的线速度大小;
(2)小球在运动过程中受到的摩擦力的大小.

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(1)在该实验中必须采用控制变量法,应保持______不变,用钩码所受的重力作为______,用DIS测小车的加速度.
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①分析此图线的OA段可得出的实验结论是______
②(单选题)此图线的AB段明显偏离直线,造成此误差的主要原因是______
(A)小车与轨道之间存在摩擦
(B)导轨保持了水平状态
(C)所挂钩码的总质量太大
(D)所用小车的质量太大.
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nt(10-3s)v=manfen5.com 满分网(m/s)v2(m2/s2
12.7781.803.24
22.8263.13
32.8773.02
42.9312.91
52.988
63.0492.69
73.1132.58
83.1812.47
93.2552.36
103.3332.25
在一次实验中记录下横杆转动圈数n和每次挡光的时间t,并计算出“挡光圆柱”在该时刻的速度以及速度的平方(部分数据如表中所示).请计算表中当n=5时,v2=______m2/s2;如果继续测量“挡光圆柱”的速度,那么当n=15时,“挡光圆柱”的速度为______m/s.则“挡光圆柱”速度大小与横杆转动圈数n的关系为______

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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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