12．摩天輪是人們非常喜歡的娛樂項(xiàng)目，用一個(gè)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)它在豎直平面內(nèi)高速旋轉(zhuǎn)，能讓人們體驗(yàn)高空超重、失重的感覺，非常驚險(xiǎn)刺激．現(xiàn)將其簡化成如圖的模型，其圓心O離地高度為H=10m，半徑R=5m，其上坐了三個(gè)質(zhì)量均為50kg的人，三人位于等邊三角形的三個(gè)頂點(diǎn)上，把人看成質(zhì)點(diǎn)．摩天輪順時(shí)針方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度ω=$\frac{π}{2}$rad/s；某時(shí)刻B位于最高點(diǎn)．不計(jì)空氣阻力，重力加速度取10m/s2，π2≈10．求：

（1）此時(shí)摩天輪對B的作用力的大��；
（2）經(jīng)過多長時(shí)間B第一次轉(zhuǎn)到最低位置并計(jì)算此過程三人總的機(jī)械能的變化量．

分析 （1）摩天輪勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，人做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，由合力提供向心力，根據(jù)牛頓第二定律求．
（2）三人均做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，動(dòng)能不變，只要求出重力勢能的變化量，即可求得機(jī)械能的變化量．

解答 解：（1）設(shè)摩天輪對B的作用力的大小為F，方向向上．根據(jù)牛頓第二定律得：
  mg-F=mω2R
解得：F=-125N，即摩天輪對B的作用力的大小為125N，方向向下．
（2）設(shè)經(jīng)過t時(shí)間B第一次轉(zhuǎn)到最低位置，則有：
t=$\frac{\frac{π}{2}}{ω}$=1s
此過程三人的動(dòng)能不變，則總的機(jī)械能的變化量為：
△E=-mg•2R+2mg•2Rsin30°=0
答：（1）此時(shí)摩天輪對B的作用力的大小為125N，方向向下．
（2）經(jīng)過1s時(shí)間B第一次轉(zhuǎn)到最低位置，此過程三人總的機(jī)械能的變化量為0．

點(diǎn)評 對于勻速圓周運(yùn)動(dòng)，要明確由合外力充當(dāng)向心力，運(yùn)用牛頓第二定律和向心力結(jié)合求外力．

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：選擇題

2．關(guān)于黑體和黑體輻射，下列敘述不正確的是（　�。�
A．黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長的分布只與黑體的溫度有關(guān)
B．黑體能完全吸收入射的各種波長的電磁波，不反射
C．波爾通過研究黑體輻射提出能量子的概念，成為量子力學(xué)的奠基人之一
D．黑體輻射隨著溫度的升高，各種波長的輻射強(qiáng)度都增加且輻射強(qiáng)度的極大值向波長較短的方向移動(dòng)

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：解答題

3．在X射線管中．由陰極發(fā)射的電子被加速后打到陽極．會(huì)產(chǎn)生包括X射線在內(nèi)的各種能量子．其能量的最大值等于電子的動(dòng)能．若倫琴射線管陽極與陰極間所加電壓為6×104V，則倫琴射線管所發(fā)出的X射線的最短波長是多少？

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：多選題

20．如圖所示，傾角為θ的斜面上，固定一內(nèi)壁光滑且由絕緣材料制成的圓筒軌道，軌道半徑為R，軌道平面與斜面共面，整個(gè)裝置處于垂直斜面向上的勻強(qiáng)磁場中．一質(zhì)量為m、電荷量為+q的小球，從軌道內(nèi)的最高點(diǎn)M，無初速度沿軌道滑下，運(yùn)動(dòng)到軌道最低點(diǎn)N恰好對軌道無沿半徑方向的壓力（小球半徑r＜＜R），下列說法正確的是（　�。�
A．帶電小球運(yùn)到最低點(diǎn)N時(shí)所受洛倫茲力大小為mgsinθ
B．帶電小球在圓筒軌道內(nèi)沿順時(shí)針運(yùn)動(dòng)
C．帶電小球在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中機(jī)械能不守恒
D．勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為$\frac{5m}{2q}$$\sqrt{\frac{gsinθ}{R}}$

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：解答題

7．如圖是質(zhì)譜儀的工作原理示意圖，兩平行金屬板間距為d，電勢差為U，板間電場可視為勻強(qiáng)電場；金屬板下方有一磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場，帶電量為+q、質(zhì)量為m的粒子，由靜止開始從正極板出發(fā)，經(jīng)電場加速后進(jìn)入磁場做勻速圓周運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)，忽略粒子重力的影響，求：
（1）粒子從電場射出時(shí)速度v的大��；
（2）粒子運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)的總時(shí)間t．

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：解答題

3．用伏安法測電源的電動(dòng)勢和內(nèi)電阻，由于電路存在問題，當(dāng)開關(guān)閉合后，移動(dòng)變阻器的滑片時(shí)，出現(xiàn)以下異常現(xiàn)象：
A．電流表讀數(shù)變化，電壓表讀數(shù)始終近似為零
B．電流表讀數(shù)近似為零，電壓表讀數(shù)幾乎不變
C．電流表損壞
D．電流表示數(shù)不變，電壓表示數(shù)可變
則在如圖所示的電路中，1、2、3、4四個(gè)電路圖各對應(yīng)A、B、C、D中的：

（1）對應(yīng)C，
（2）對應(yīng)B，
（3）對應(yīng)D，
（4）對應(yīng)A．

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：解答題

10．如圖甲所示，兩個(gè)平行正對的金屬板P、Q水平放置，兩板中間的區(qū)域有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場，同時(shí)P、Q兩板間加有交變電壓，因此兩板中間的區(qū)域還存在交變電場．交變電場的變化規(guī)律如圖乙所示．現(xiàn)有一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電微粒，以速度v從O點(diǎn)沿P、Q兩板的中軸線OO′射入復(fù)合場區(qū)，且能從O′點(diǎn)沿水平方向射出．已知微粒在兩板間的復(fù)合場區(qū)做直線運(yùn)動(dòng)或勻速圓周運(yùn)動(dòng)．重力加速度為g、交變電場的周期為T．
（1）計(jì)算P、Q間復(fù)合場區(qū)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B以及交變電場的場強(qiáng)大小E0．
（2）如果微粒在復(fù)合場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間超過$\frac{T}{2}$，計(jì)算極板P、Q的最小距離d與極板的最小長度L、交變電場周期T的可能值．

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：多選題

7．如圖所示，光滑水平面上靜止有一質(zhì)量為20kg足夠長的木板A，其上有一質(zhì)量為10kg的物體B，A、B之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為$\frac{2}{3}$，重力加速度g取10m/s2，現(xiàn)對B施加與水平方向成45°角斜向上的拉力F，F(xiàn)由0逐漸增大，A、B間最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力．則下列說法正確的是（　�。�
A．當(dāng)F=40$\sqrt{2}$N時(shí)，A、B之間開始發(fā)生相對滑動(dòng)
B．當(dāng)F=50$\sqrt{2}$N時(shí)，A、B之間開始發(fā)生相對滑動(dòng)
C．當(dāng)F=100$\sqrt{2}$N時(shí)，B開始離開A
D．A的最大加速度為$\frac{5}{6}$m/s2

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：選擇題

8．正方體空心框架ABCD-A1B1C1D1下表面在水平地面上，將可視為質(zhì)點(diǎn)的小球從頂點(diǎn)A在∠BAD所在范圍內(nèi)（包括邊界）沿不同的水平方向分別拋出，落點(diǎn)都在△B1C1D1平面內(nèi)（包括邊界）．不計(jì)空氣阻力，以地面為重力勢能參考平面．則下列說法正確的是（　�。�
A．小球初速度的最小值與最大值之比是1：$\sqrt{2}$
B．落在C1點(diǎn)的小球，運(yùn)動(dòng)時(shí)間最長
C．落在B1D1線段上的小球，落地時(shí)機(jī)械能的最小值與最大值之比是1：2
D．軌跡與AC1線段相交的小球，在交點(diǎn)處的速度方向都相同

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊答案