【題目】如圖甲所示的陀螺可在圓軌道的外側(cè)旋轉(zhuǎn)而不脫落，好像軌道對它施加了魔法一樣，被稱為“魔力陀螺”，該玩具深受孩子們的喜愛．其物理原理可等效為如圖乙所示的模型:半徑為R的磁性圓軌道豎直固定，質(zhì)量為m的小鐵球(視為質(zhì)點(diǎn))在軌道外側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)，A、B兩點(diǎn)分別為軌道上的最高、最低點(diǎn)．小鐵球受軌道的磁性引力始終指向圓心且大小不變，不計(jì)摩擦和空氣阻力，重力加速度為g．下列說法正確的是

A. 小鐵球可能做勻速圓周運(yùn)動(dòng)

B. 小鐵球繞軌道轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)機(jī)械能不守恒

C. 小鐵球在A點(diǎn)的速度的最小值為

D. 要使小鐵球不脫軌，軌道對小鐵球的磁性引力至少為5mg

【答案】D

【解析】

AB.小鐵球在運(yùn)動(dòng)的過程中受到重力、軌道的支持力和磁力的作用，其中鐵球受軌道的磁性引力始終指向圓心且大小不變，支持力的方向過圓心，它們都始終與運(yùn)動(dòng)的方向垂直，所以磁力和支持力都不能對小鐵球做功，只有重力會(huì)對小鐵球做功，所以小鐵球的機(jī)械能守恒，在最高點(diǎn)的速度最小，在最低點(diǎn)的速度最大。小鐵球不可能做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。故A B錯(cuò)誤；

C. 小鐵球在運(yùn)動(dòng)的過程中受到重力、軌道的支持力和磁力的作用，在最高點(diǎn)軌道對小鐵球的支持力的方向可以向上，小鐵球的速度只要大于0即可通過最高點(diǎn)。因此小球在最高點(diǎn)的速度最小值不是，故C錯(cuò)誤。

D. 由于小鐵球在運(yùn)動(dòng)的過程中機(jī)械能守恒，所以小鐵球在最高點(diǎn)的速度越小，則機(jī)械能越小，在最低點(diǎn)的速度也越小，根據(jù)：，可知小鐵球在最低點(diǎn)時(shí)需要的向心力越小。而在最低點(diǎn)小鐵球受到的重力的方向向下，支持力的方向也向下、只有磁力的方向向上。要使鐵球不脫軌，軌道對鐵球的支持力一定要大于0．所以鐵球不脫軌的條件是：小鐵球在最高點(diǎn)的速度恰好為0，而且到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)，軌道對鐵球的支持力恰好等于0。根據(jù)機(jī)械能守恒定律，小鐵球在最高點(diǎn)的速度恰好為0，到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)的速度滿足

軌道對鐵球的支持力恰好等于0，則磁力與重力的合力提供向心力，即：

聯(lián)立得：F=5mg可知，要使鐵球不脫軌，軌道對鐵球的磁性引力至少為5mg。故D正確。

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，空間中有一水平面，其右側(cè)為一垂直于水平面的墻面．現(xiàn)使空間內(nèi)具有一勻強(qiáng)磁場，大小為，方向如圖所示，已知一質(zhì)量為，帶電量為的小球，在距墻左處的水平面上以速度開始向右水平運(yùn)動(dòng)，設(shè)球與水平面動(dòng)摩擦因數(shù)為，且與墻的碰撞為彈性的．試問：

（1）要使小球曾經(jīng)運(yùn)動(dòng)到平面以上，且最后以垂直于墻面的速度與墻相碰，以上數(shù)據(jù)應(yīng)滿足的條件．

（2）設(shè)小球可以運(yùn)動(dòng)到平面以上，并且為（1）中所滿足條件的次小值，而且由小球運(yùn)動(dòng)到靜止用時(shí)為．小球最終停在何處？

（3）若小球始終緊貼水平面運(yùn)動(dòng)，且最終靜止于原出發(fā)點(diǎn)，則從出發(fā)到靜止耗時(shí)為多少？

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，變壓器為理想變壓器，副線圈中三個(gè)電阻的阻值大小關(guān)系為R1=R2=2r=2Ω，電流表為理想交流電表，原線圈輸入正弦式交流電e=110sin100t(V)，開關(guān)S斷開時(shí)，電阻r消耗的電功率為100W。下列說法正確的是

A. 原線圈輸入電壓的有效值為110V

B. 開關(guān)S閉合前后，通過電阻R1的電流之比為2︰3

C. 開關(guān)S閉合前后，電流表的示數(shù)之比為2︰3

D. 變壓器原副線圈的匝數(shù)之比為11︰3

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖是為了定量研究物體的位置變化作出的坐標(biāo)軸（x軸）.在畫該坐標(biāo)軸時(shí)規(guī)定原點(diǎn)在某長直公路上（汽車可調(diào)頭）某廣場的中心,公路為南北走向,規(guī)定向北為正方向.坐標(biāo)軸上有兩點(diǎn)A和B,A的位置坐標(biāo)為,B的位置坐標(biāo)為.下面說法中正確的是

A.A點(diǎn)位于廣場中心南邊5m處

B.A點(diǎn)位于廣場中心北邊5m處

C.由A到B位移為8m

D.汽車在這條公路上行駛，路程與位移大小不一定相等

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示,甲、乙兩物塊在兩根相同的彈簧和一根張緊的細(xì)線作用下靜止在光滑水平面上,已知甲的質(zhì)量小于乙的質(zhì)量。當(dāng)細(xì)線突然斷開斤兩物塊都開始做簡諧運(yùn)動(dòng),在運(yùn)動(dòng)過程中（ ）

A. 甲的最大速度大于乙的最大速度

B. 甲的最大速度小于乙的最大速度

C. 甲的振幅大于乙的振幅

D. 甲的振幅小于乙的振幅

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，從燈絲發(fā)出的電子經(jīng)加速電場加速后，進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場，若加速電壓為U1，偏轉(zhuǎn)電壓為U2．僅僅改變加速電壓后，電子在電場中的側(cè)移量y增大為原來的2倍，下列說法中正確的是

A. 加速電壓U1減小到了原來的

B. 偏轉(zhuǎn)電場對電子做的功變?yōu)樵瓉淼?/span>2倍

C. 電子飛出偏轉(zhuǎn)電場時(shí)的速度變?yōu)樵瓉淼?/span>2倍

D. 電子飛出偏轉(zhuǎn)電場時(shí)的偏轉(zhuǎn)角變?yōu)樵瓉淼?/span>2倍

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】在傾角為θ足夠長的光滑斜面上，存在著兩個(gè)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等的勻強(qiáng)磁場，磁場方向一個(gè)垂直斜面向上，另一個(gè)垂直斜面向下，寬度均為L，如圖所示．一個(gè)質(zhì)量為m、電阻為R、邊長也為L的正方形線框，在t＝0時(shí)刻以速度v0進(jìn)入磁場，恰好做勻速直線運(yùn)動(dòng)，若經(jīng)過時(shí)間t0，線框ab邊到達(dá)gg′與ff′中間位置時(shí)，線框又恰好做勻速運(yùn)動(dòng)，則下列說法正確的是(　　)

A. 當(dāng)ab邊剛越過ff′時(shí)，線框加速度的大小為gsin θ

B. t0時(shí)刻線框勻速運(yùn)動(dòng)的速度為

C. t0時(shí)間內(nèi)線框中產(chǎn)生的焦耳熱為

D. 離開磁場的過程中線框?qū)⒆鰟蛩僦本�運(yùn)動(dòng)

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】跳傘運(yùn)動(dòng)員做低空跳傘表演，直升飛機(jī)懸停在離地面 224m 高空．運(yùn)動(dòng)員離開飛機(jī)在豎直方向先做自由落體運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過一段時(shí)間后，打開降落傘．展開傘后運(yùn)動(dòng)員以 12.5m/s的加速度在豎直方向上勻減速下降， 為了運(yùn)動(dòng)員的安全，要求運(yùn)動(dòng)員落地時(shí)速度最大不得超過 5m/s．g 取 10m/s，求：

（1）運(yùn)動(dòng)員展開傘時(shí)，離地面的高度不得少于多少米？

（2）運(yùn)動(dòng)員在空中運(yùn)動(dòng)的最短時(shí)間是多少秒？

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示是某電場中的一條直電場線，一電子（重力不計(jì)）從a點(diǎn)由靜止釋放，它將沿直線向b點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，則可判斷

A. 該電場一定是勻強(qiáng)電場

B. 場強(qiáng)Ea一定小于Eb

C. 電子具有的電勢能一定大于

D. 兩點(diǎn)的電勢一定高于

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同步練習(xí)冊答案