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如图(甲)所示,弯曲部分AB和CD是两个半径相等的圆弧,中间的BC段是竖直的薄壁...

如图(甲)所示,弯曲部分AB和CD是两个半径相等的manfen5.com 满分网圆弧,中间的BC段是竖直的薄壁细圆管(细圆管内径略大于小球的直径),细圆管分别与上、下圆弧轨道相切连接,BC段的长度L可作伸缩调节.下圆弧轨道与地面相切,其中D、A分别是上、下圆弧轨道的最高点与最低点,整个轨道固定在竖直平面内.一小球多次以某一速度从A点水平进入轨道而从D点水平飞出.今在A、D两点各放一个压力传感器,测试小球对轨道A、D两点的压力,计算出压力差△F.改变BC间距离L,重复上述实验,最后绘得△F-L的图线如图(乙)所示,(不计一切摩擦阻力,g取10m/s2),试求:
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(1)某一次调节后D点离地高度为0.8m.小球从D点飞出,落地点与D点水平距离为2.4m,小球通过D点时的速度大小
(2)小球的质量和弯曲圆弧轨道的半径大小.
(1)小球从D点飞出后做平抛运动,根据竖直方向做自由落体运动,水平方向做匀速运动列式即可求解; (2)设轨道半径为r,从A到D过程中机械能守恒,在A、D两点过运用向心力公式求出两点的压力大小,根据压力差列式结合图象即可求解. 【解析】 (1)小球在竖直方向做自由落体运动, 水平方向做匀速直线运动 x=vDt 联立解得vD=6m/s (2)设轨道半径为r,A到D过程机械能守恒得: 在A点: 在D点: 由以上三式得: 图象的截距为12=6mg, 当L=0.5m时,力的差值△F=17N 联立解得:m=0.2kg,r=0.4m
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考点分析:
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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