(19分)如图所示,在竖直平面内固定一光滑圆弧轨道AB,轨道半径为R=0.4m,轨道最高点A与圆心O等高。有一倾角θ=30°的斜面,斜面底端C点在圆弧轨道B点正

(19分)如图所示,在竖直平面内固定一光滑圆弧轨道AB,轨道半径为R=0.4m,轨道最高点A与圆心O等高。有一倾角θ=30°的斜面,斜面底端C点在圆弧轨道B点正

题型:不详难度:来源:
(19分)如图所示,在竖直平面内固定一光滑圆弧轨道AB,轨道半径为R=0.4m,轨道最高点A与圆心O等高。有一倾角θ=30°的斜面,斜面底端C点在圆弧轨道B点正下方、距B点H=1.5m。圆弧轨道和斜面均处于场强E=100N/C、竖直向下的匀强电场中。现将一个质量为m=0.02kg、带电量为的带电小球从A点静止释放,小球通过B点离开圆弧轨道沿水平方向飞出,当小球运动到斜面上D点时速度方向恰与斜面垂直,并刚好与一个以一定初速度从斜面底端上滑的物块相遇。若物块与斜面间动摩擦因数,空气阻力不计,g取10m/s2,小球和物块都可视为质点。求:

(1)小球经过B点时对轨道的压力NB
(2)B、D两点间电势差UBD
(3)物块上滑初速度v0满足的条件。
答案
(1),方向竖直向下(2)(3)
解析

试题分析:(1)设小球到达B点的速度为vB,从A到B的过程只有重力和电场力做功,根据动能定理有:
  
B点是圆周运动最低点,合力提供向心力即  
对轨道压力等于轨道对其弹力即
综上,解得:
,方向竖直向下。
(2)设小球由B点到D点的运动时间为t,受到竖直向下的重力和电场力,竖直方向为初速度0的匀加速直线运动,加速度为a,水平方向没力为匀速直线遇到你。下落高度为h的过程
根据速度合成有
竖直方向牛顿第二定律  

联立解得

(3)作出小球与物块的运动示意如图所示,设C、D间的距离为x,由几何关系有:


设物块上滑加速度为a′,由牛顿运动定律有:

根据题意,要物块与小球相遇,有:

联解得:

举一反三
(15分)一只气球以l0m/s的速度匀速竖直上升,某时刻在气球正下方距气球S0=-6m处有一小球以20m/s的初速度竖直上抛,g取10m/s2,不计小球受到的空气阻力。
(1)不考虑上方气球对小球运动的可能影响,求小球抛出后上升的最大高度和时间?
(2)小球能否追上气球?若追不上,说明理由;若能追上,需要多长时间?
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(17分)如图,一轨道由光滑竖直的1/4圆弧AB,粗糙水平面BC及光滑斜面CE组成,BC与CE在C点由极小光滑圆弧相切连接,斜面与水平面的夹角θ=30°,一小物块从A点正上方高h="0.2" m处P点自由下落,正好沿A点切线进入轨道,已知小物块质量m=1kg,圆弧半径R="0.05" m, BC长s=0.1m,小物块过C点后经过时间t1=0.3s第一次到达图中的D点,又经t2=0.2s第二次到达刀点。取g="10m/" s2.求:

(1)小物块第一次到达圆弧轨道B点的瞬间,受到轨道弹力N的大小?
(2)小物块与水平面BC间的动摩擦因数=?
(3)小物块最终停止的位置?
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(19分)如图,在倾角为37°的足够长的光滑斜面上,放一质量为mA=0.2kg的薄板A,A板上、下段由不同材料构成,下段表面光滑,长度l=3m,上段表面粗糙;质量为的金属块B(视为质点)位于A的最下端,B与A上段间的动摩擦因数=0.1;质量为的物块C通过轻线绕过定滑轮与B相连。忽略滑轮质量及轴间的摩擦,A, B间最大静摩擦力可认为等于滑动摩擦力。开始时,整个系统在外力作用下,处子静止状态,轻线被拉直。.求:

(1)撤去外力的瞬间,A, B, C的加速度分别是多大?
(2)撤去外力后的整个过程中,因摩擦产生的热量Q=?(绳足够长,B始终没滑出A板)
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由静止开始做匀加速直线运动的火车,在第10s末的速度为2m/s,下面叙述中正确的是
A.头10 s内的位移为10 m
B.每秒速度变化0.2 m/s
C.10s内平均速度为lm/s
D.第10 s内通过2 m。

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一个做匀加速直线运动的物体,它在开始时连续两个4 s的时间内分别通过的位移为24 m和64 m,则这个物体的加速度为         m/s2,中间时刻的瞬时速度为       m/s。
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