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精英家教网如图是放置在竖直平面内游戏滑轨的模拟装置,滑轨由四部分粗细均匀的金属杆组成:水平直轨AB,半径分别为R1=1.0m和R2=3.0m的弧形轨道,倾斜直轨CD长为L=6m,AB、CD与两圆形轨道相切,其中倾斜直轨CD部分表面粗糙,动摩擦因数为μ=
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,其余各部分表面光滑.一质量为m=2kg的滑环(套在滑轨上),从AB的中点E处以v0=10m/s的初速度水平向右运动.已知θ=37°,(g取10m/s2)求:
(1)滑环第一次通过O2的最低点F处时对轨道的压力;
(2)滑环通过O1最高点A的次数;
(3)滑环克服摩擦力做功所通过的总路程.
分析:(1)从E到F过程中,由机械能守恒可求得F点的速度,再由向心力公式可求得F处轨道的支持力,再由牛顿第三定律可求得滑环对轨道的压力;
(2)滑环在CD轨道上运动时,由于克服摩擦力做功而减小动能,产生内能;由能量守恒定律可求得通过最点高的次数;
(3)圆环最后只能在DF之间滑动,则由能量守恒定律可求得滑环克服摩擦力做功的总路程.
解答:解:(1)滑环从E点滑到F点的过程中,根据机械能守恒得:
1
2
mv02+mg△h=
1
2
m vF2

在F点对滑环分析受力,得FN-mg=m
vF2
R2
…②
由①②式得:FN=
500
3
N…③
根据牛顿第三定律得滑环第一次通过O2的最低点F处时对轨道的压力为
500
3
N…④
(2)由几何关系可得倾斜直轨CD的倾角为37°,每通过一次克服摩擦力做功为:W=μmgLcosθ,得W=16J…⑤
Ek0=
1
2
m
v
2
0
n=
Ek0
W
=6.25
,取6次…⑥
(3)由题意可知得:滑环最终只能在O2的D点下方来回晃动,即到达D点速度为零,
由能量守恒得:
1
2
mv02+mgR2(1+cosθ)=μmgscosθ
…⑦
解得:滑环克服摩擦力做功所通过的路程s=78m…⑧
答:(1)对轨道的压力为
500
3
N;(2)滑环通这最高点的次数为6次;(3)滑环克服摩擦力做功所通过的路程.
点评:本题考查能量守恒及机械能守恒定律的应用,注意最后若圆环将无法滑上D处,只能在F两侧来回滑动.
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科目:高中物理 来源: 题型:

如图是放置在竖直平面内游戏滑轨的模拟装置,滑轨由四部分粗细均匀的 金属杆组成:水平直轨AB,半径分别为R1=1.0m和R2=3.0m的弧形轨道APC和BQD,倾斜直轨 CD长为L=6m,AB、CD与两圆形轨道相切,其中倾斜直轨CD部分表面粗糙,动摩 擦因数为μ=
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,其余各部分表面光滑.一质量为m=2kg的滑环套在滑轨上,从AB的中点E处以V0=10m/s的初速度水平向左运动.已知θ=37°,sin37°=0.6,cos37°=0.8(取g=10m/s2
求:( 1)滑环第一次通过圆O2的最低点F处时对轨道的压力;
(2)滑环在克服摩擦力做功过程中所经过的总路程.

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科目:高中物理 来源: 题型:

如图是放置在竖直平面内游戏滑轨的模拟装置,滑轨由四部分粗细均匀的金属杆组成,水平直轨AB,半径分别为R1=1.0m和R2=3.0m的弧形轨道,倾斜直轨CD长为L=6m且表面粗糙,动摩擦因数为
μ=
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,其它三部分表面光滑,AB、CD与两圆形轨道相切.现有甲、乙两个质量均为m=2kg的小球穿在滑轨上,甲球静止在B点,乙球从AB的中点E处以v0=10m/s的初速度水平向左运动.两球在整个过程中的碰撞均无能量损失且碰撞后速度交换.已知θ=37°,(取
g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)求:
(1)甲球第一次通过O2的最低点F处时对轨道的压力
(2)在整个运动过程中,两球相撞次数
(3)两球分别通过CD段的总路程.

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科目:高中物理 来源: 题型:

精英家教网如图是放置在竖直平面内游戏滑轨的模拟装置,滑轨由四部分粗细均匀的金属杆组成:光滑水平直轨AB,半径分别为R1=1.0m和R2=3.0m的光滑弧形轨道,倾斜直轨CD长为L=6m,AB、CD与两圆形轨道相切.有质量为m=2kg的小球穿在滑轨上,小球与CD杆间的动摩擦因数为μ=
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,现给小球v0=10m/s的初速度从AB的中点E处水平向左开始运动.已知θ=37°,(取g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)
求:(1)小球第一次通过O2弧形轨道的最低点F处时对轨道的压力;
(2)小球从E点开始运动后整个运动过程中,经过C 点的次数.

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科目:高中物理 来源:2011届湖北省襄樊四校高三上学期期中考试物理卷 题型:计算题

如图是放置在竖直平面内游戏滑轨的模拟装置,滑轨由四部分粗细均匀的 金属杆组成:水平直轨AB,半径分别为R1=1.0m和R2=3.0m的弧形轨道APC和BQD,倾斜直轨 CD长为L=6m,AB、CD与两圆形轨道相切,其中倾斜直轨CD部分表面粗糙,动摩 擦因数为=,其余各部分表面光滑。一质量为m=2kg的滑环套在滑轨上,从AB的中点E处以V0=10m/s的初速度水平向左运动。已知,sin37°=0.6,cos37°=0.8(取g=10m/s2)          
求:( 1) 滑环第一次通过圆O2的最低点F处  
时对轨道的压力;
(2)滑环在克服摩擦力做功过程中所经过 
的总路程;

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