如下圖所示是某公司設(shè)計的“2009”玩具軌道,是用透明的薄壁圓管彎成的豎直軌道,其中引入管道AB及“200”管道是粗糙的,AB是與“2009”管道平滑連接的豎直放置的半徑為R=0.4 m的圓管軌道,已知AB圓管軌道半徑與“0”字型圓形軌道半徑相同.“9”管道是由半徑為2R的光滑圓弧和半徑為R的光滑圓弧以及兩段光滑的水平管道、一段光滑的豎直管道組成,“200”管道和“9”管道兩者間有一小縫隙P,現(xiàn)讓質(zhì)量m=0.5 kg的閃光小球(可視為質(zhì)點)從距A點高H=2.4 m處自由下落,并由A點進入軌道AB,已知小球到達(dá)縫隙P時的速率為v=8 m/s,g取10 m/s2.求:

(1)小球通過粗糙管道過程中克服摩擦阻力做的功;

(2)小球通過“9”管道的最高點N時對軌道的作用力;(3)小球從C點離開“9”管道之后做平拋運動的水平位移以及小球落地時速度的大。

答案:
解析:

  答案:(1)2 J

  (2)35 N

  (3)8 m/s 2.77 m

  解析:(1)小球從初始位置到達(dá)縫隙P的過程中,由動能定理有

  mg(H+3R)-WFmv2-0

  代入數(shù)據(jù)得WF=2 J.

  (2)設(shè)小球到達(dá)最高點N時的速度為vN,由機械能守恒定律有

  mv2mg·4Rmv

  在最高點N時,根據(jù)牛頓第二定律有FNmg

  聯(lián)立解得FNmg=35 N

  所以小球在最高點N時對軌道的作用力為35 N.

  (3)小球從初始位置到達(dá)C點的過程中,由動能定理有

  mg(HR)-WFmv-0

  解得vC=6.93 m/s

  小球從C點離開“9”管道之后做平拋運動,

  豎直方向:2Rgt2,解得t=0.4 s;vgt=4 m/s

  水平方向:DEvCt=2.77 m

  所以平拋運動的水平位移為2.77 m

  落地時速度的大小為vE=8 m/s.


練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

如圖所示是某公司設(shè)計的“2009”玩具軌道,是用透明的薄壁圓管彎成的豎直軌道,其中引入管道AB及“200”管道是粗糙的,AB是與“2009”管道平滑連接的豎直放置的半徑為R=0.4m的
1
4
圓管軌道,已知AB圓管軌道半徑與“0”字型圓形軌道半徑相同.“9”管道是由半徑為2R的光滑
1
4
圓弧和半徑為R的光滑
3
4
圓弧以及兩段光滑的水平管道、一段光滑的豎直管道組成,“200”管道和“9”管道兩者間有一小縫隙P,現(xiàn)讓質(zhì)量m=0.5kg的閃光小球(可視為質(zhì)點)從距A點高H=2.4m處自由下落,并由A點進入軌道AB,已知小球到達(dá)縫隙P時的速率為v=8m/s,g取10m/s2.求:
(1)小球通過粗糙管道過程中克服摩擦阻力做的功;
(2)小球通過“9”管道的最高點N時對軌道的作用力;
(3)小球從C點離開“9”管道之后做平拋運動的水平位移以及小球落地時速度的大。

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科目:高中物理 來源: 題型:閱讀理解

如圖所示是某同學(xué)設(shè)計的“探究加速度a與物體所受合力F及質(zhì)量m間關(guān)系”的實驗.圖(a)為實驗裝置簡圖,A為小車,B為打點計時器,C為裝有砂的砂桶,D為一端帶有定滑輪的長方形木板,實驗中認(rèn)為細(xì)繩對小車?yán)等于砂和砂桶總重力,小車運動加速度a可由紙帶求得.(交流電的頻率為50Hz)

(1)圖(b)為某次實驗得到的紙帶,實驗數(shù)據(jù)如圖,圖中相鄰計數(shù)點之間還有4個點未畫出,由圖中數(shù)據(jù)求出小車加速度值為
0.510
0.510
m/s2;(保留三位有效數(shù)字)
(2)保持砂和砂桶質(zhì)量不變,改變小車質(zhì)量m,分別得到小車加速度a與質(zhì)量m及對應(yīng)的
1
m
數(shù)據(jù)如表中所示,根據(jù)表中數(shù)據(jù),為直觀反映F不變時a與m的關(guān)系,請在坐標(biāo)紙中選擇恰當(dāng)物理量建立坐標(biāo)系并作出圖線
如下圖
如下圖
;從圖線中得到F不變時小車加速度a與質(zhì)量m間定量關(guān)系是
a=
1
2m
a=
1
2m
;
次數(shù) 1 2 3 4 5 6 7 8
小車加速度
a/m?s-2
1.90 1.72 1.49 1.25 1.00 0.75 0.50 0.30
小車質(zhì)量m/kg 0.25 0.29 0.33 0.40 0.50 0.71 1.00 1.67
1
m
(kg-1)
4.00 3.50 3.00 2.5 2.00 1.40 1.00 0.60
(3)保持小車質(zhì)量不變,改變砂和砂桶質(zhì)量,該同學(xué)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作出了加速度a與合力F圖線如圖(d),該圖線不通過原點,明顯超出偶然誤差范圍,其主要原因是
實驗前未平衡摩擦力
實驗前未平衡摩擦力
;

(4)若實驗中將小車換成滑塊,將木板水平放置可測出滑塊與木板間的動摩擦因數(shù)μ.要測出動摩擦因數(shù)μ,需要測量的物理量有;實驗測得的動摩擦因數(shù)μ比真實值
偏大
偏大
(填“偏大”或“偏小”).

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科目:高中物理 來源: 題型:

精英家教網(wǎng)如圖所示是某公司設(shè)計的“2009”玩具軌道,是用透明的薄壁圓管彎成的豎直軌道,其中引入管道AB及“200”管道是粗糙的,AB是與“2009”管道平滑連接的豎直放置的半徑為R=0.4m的
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1
4
圓弧和半徑為R的光滑
3
4
圓弧以及兩段光滑的水平管道、一段光滑的豎直管道組成,“200”管道和“9”管道兩者間有一小縫隙P.現(xiàn)讓質(zhì)量m=0.5kg的閃光小球(可視為質(zhì)點)從距A點高H=2.4m處自由下落,并由A點進入軌道AB,已知小球到達(dá)縫隙P時的速率為v=8m/s,g取10m/s2.求:
(1)小球通過粗糙管道過程中克服摩擦阻力做的功;
(2)小球通過“9”管道的最高點N時對軌道的作用力.

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科目:高中物理 來源:2011-2012學(xué)年吉林省白山二中高三(上)第二次月考物理試卷(解析版) 題型:解答題

如圖所示是某公司設(shè)計的“2009”玩具軌道,是用透明的薄壁圓管彎成的豎直軌道,其中引入管道AB及“200”管道是粗糙的,AB是與“2009”管道平滑連接的豎直放置的半徑為R=0.4m的圓管軌道,已知AB圓管軌道半徑與“0”字型圓形軌道半徑相同.“9”管道是由半徑為2R的光滑圓弧和半徑為R的光滑圓弧以及兩段光滑的水平管道、一段光滑的豎直管道組成,“200”管道和“9”管道兩者間有一小縫隙P,現(xiàn)讓質(zhì)量m=0.5kg的閃光小球(可視為質(zhì)點)從距A點高H=2.4m處自由下落,并由A點進入軌道AB,已知小球到達(dá)縫隙P時的速率為v=8m/s,g取10m/s2.求:
(1)小球通過粗糙管道過程中克服摩擦阻力做的功;
(2)小球通過“9”管道的最高點N時對軌道的作用力;
(3)小球從C點離開“9”管道之后做平拋運動的水平位移以及小球落地時速度的大小.

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