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如下图所示,让摆球从图中的C位置由静止开始摆下,摆到最低点D处,摆线刚好被拉断,小球在粗糙的水平面上由D点向左做匀减速运动,到达小A孔进入半径R=0.3m的竖直放置的光滑圆弧轨道,当摆球进入圆轨道立即关闭A孔。已知摆线长L=2m,,小球质量为m=0.5kg,D点与小孔A的水平距离s=2m,g取10m/s2。试求:

小题1:求摆线能承受的最大拉力为多大?
小题2:要使摆球能进入圆轨道并且不脱离轨道,求粗糙水平面摩擦因数μ的范围。

小题1:10N
小题2:0.35≤μ≤0.5或者μ≤0.125
(1)当摆球由C到D运动机械能守恒: (2分)
由牛顿第二定律可得: (1分)
可得:Fm="2mg=10N" (1分)
(2)小球不脱圆轨道分两种情况:①要保证小球能达到A孔,设小球到达A孔的速度恰好为零,
由动能定理可得: (1分)
可得:μ1="0.5" (1分)
若进入A孔的速度较小,那么将会在圆心以下做等幅摆动,不脱离轨道。其临界情况为到达圆心等高处速度为零,由机械能守恒可得:(1分)
由动能定理可得:(2分)
可求得:μ2=0.35(1分)
②若小球能过圆轨道的最高点则不会脱离轨道,在圆周的最高点由牛顿第二定律可得: (1分)
由动能定理可得: (2分)
解得:μ3="0.125" (1分)
练习册系列答案
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科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

某人(可视为质点)身系弹性绳自高空P点自由下落,图中a点是弹性绳的原长位置,c是人所到达的最低点,b是人静止地悬吊着时的平衡位置。不计空气阻力,则下列说法中正确的是
A.从P至c过程中人的机械能守恒
B.从P至c过程中重力所做的功等于人克服弹力所做的功
C.从a至c过程中人的动能先增大后减小
D.从a至c过程中人的加速度先减小后增大

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科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

质量为1kg的滑块,以2m/s的速度在光滑水平面上向左滑行,从某一时刻起滑块上受一向右的水平力,经一段时间,滑块的速度变为向右2m/s,在这段时间里下列说法正确的是
A.滑块的动能守恒;
B.滑块的机械能守恒;
C.滑块一直向右运动;
D.滑块受到的向右作用力做功一定为零。

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科目:高中物理 来源:不详 题型:计算题

(选修3-5)
(I)下列说法正确的是__________
A.放射性元素的半衰期是针对大量原子核的统计规律
B.αβγ射线比较,α射线的电离作用最弱
C.光的波长越短,光子的能量越大,光的粒子性越明显
D.核聚变原理是制造原子弹的理论基础
E.原子的全部正电荷和全部质量都集中在原子核里
F.由玻尔的原子模型可以推知,氢原子处于激发态,量子数越大,核外电子动能
越小
(II)如图所示,一轻质弹簧的一端固定在滑块B上,另一端与滑块C接触但未连接,该整体静置在光滑水平面上。现有一滑块A从光滑曲面上离水平面高处由静止开始滑下,与滑块B发生碰撞(时间极短)并粘在一起压缩弹簧推动滑块C向前运动,经过一段时间,滑块C脱离弹簧,继续在水平面上做匀速运动。已知,求:
(1)滑块A与滑块B碰撞时的速度大小;
(2)滑块A与滑块B碰撞结束瞬间它们的速度的大小;
(3)滑块C在水平面上匀速运动的速度的大小。

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科目:高中物理 来源:不详 题型:计算题

如图所示,跨过轻质定滑轮的细绳两端,一端连接质量为m的物体A,另一端通过一轻质弹簧与质量为M的物体B连接,B物体静止在地面上,A物体存距地面高,h处时细绳刚好被拉直、弹簧无形变。今将A物体从h高处无初速释放,A物体恰好能到达地面,且A到达地面时,B物体对地面的压力恰好减为零。已知重力加速度为g,弹簧的弹性势能与劲度系数k、弹簧的伸长量x的关系是:;两个物体均可视为质点,不计绳子和滑轮的质量、不计滑轮轴上的摩擦力和空气阻力。问:

小题1:A、B两物体的质量之比为多少?
小题2:现将A、B两物体的初始位置互换,再让B物体从h高处无初速释放,当A物体刚要离开地面时,B物体的速度是多少?

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科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

下列各实例中(均不计空气阻力),机械能守恒的是
A.做自由落体运动的小球
B.跳伞员带着张开的降落伞匀速下降
C.小球沿光滑圆弧槽滑下
D.小球沿粗糙斜面匀速滑下

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科目:高中物理 来源:不详 题型:计算题

如图所示,水平粗糙轨道AB与半圆形光滑的竖直圆轨道BC相连,B点与C点的连线沿竖直方向,AB段长为L,圆轨道的半径为R.一个小滑块以初速度v0A点开始沿轨道滑动,已知它运动到C点时对轨道的压力大小恰好等于其重力.求滑块与水平轨道间的动摩擦因素μ。

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科目:高中物理 来源:不详 题型:计算题

如图所示,一轻质弹簧竖直固定在水平地面上,将一个质量为m的物块P轻轻地放在弹簧上,当弹簧被压缩l时物块速度刚好为零,若换一个质量为3m的物块Q轻轻地放在弹簧上,当弹簧也被压缩l时,物块Q的加速度和速度的大小分别是多少?

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科目:高中物理 来源:不详 题型:计算题

(15分)如图所示的光滑轨道由弧形轨道与半径为的竖直半圆轨道组成,现由水平地面上的A点斜向上抛出一个小球,使之由半圆轨道的最高点B水平进入轨道,沿轨道运动,已知小球冲上弧形轨道的最大高度为。求

(1)小球抛出时速度的大小和方向
(2)抛出点A距半圆轨道最低点C的距离

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