满分5 > 高中物理试题 >

在竖直面内有一光滑水平直轨道和一光滑半圆形轨道,二者在半圆的一个端点B相切,如图...

在竖直面内有一光滑水平直轨道和一光滑半圆形轨道,二者在半圆的一个端点B相切,如图所示,半圆形轨道的另一端点为C,半径为R.在直轨道上距离B点为x的A点,有一可看作质点的质量为m的小球处于静止状态.现用水平恒力将小球推到B处后撤去恒力,小球沿半圆轨道运动到C处后又落到水平面上.求:
(1)若小球正好落到出发点A处,在这种情况下
①用x和给出的已知量来表达推力对小球所做的功;
②x取何值时,水平恒力做功最小?最小值为多少?
(2)在任意情况下,x取任意值,求小球在B处和C处对轨道的压力大小之差.

manfen5.com 满分网
(1)①分析小球运动的过程,可发现小球由A到B做匀加速直线运动,B到C做曲线运动,从C点开始做平抛运动;由平抛运动的规律可求得C点的速度,由运动定理可求得推力所做的功; ②当推力做功最小时,小球应能恰好通过C点,此时重力充当向心力,由向心力公式可求得最小速度,即可解得最小位移,求出最小功; (2)由向心力公式分别求得BC处的压力表达式,由机械能守恒可得出速度关系,即可求得压力之差. 【解析】 (1)小球正好落到A点,小球由C到A做平抛运动 ①水平方向X=VCt 竖直方向y=2R=gt2 联立解得:VC2=; 对小球从A到C,由动能定理得: WF-mg2R=mVC2 解得:WF=; 推力对小球做的功为; ②当 WF有最小值时,小球应恰能到达C处(设此时小球的速度为V0 ),此时小球在C处只受重力作用,由牛顿第二定律得: mg=m 又因为小球仍能落到A处,所以VC2=仍成立,即V2=VC2; gR=, 解得X=2R; 代入第一问求得WF==mgR; 推力做的最小功为; (2)由牛顿第二定律可知,小球在B处时FB-mg=m 小球在C处时,FC+mg=m; 由B到C机械能守恒,则有: mVB2-mVC2=mg2R 解得FB-FC=6mg; 小球在B处与C处压力之差为6mg,和X的取值无关.
复制答案
考点分析:
相关试题推荐
某一行星有一质量为m的卫星,该卫星做匀速圆周运动的周期为T,轨道半径为r,已知万有引力常量为G,求:
(1)行星的质量
(2)卫星的加速度
(3)若测得行星的半径恰好是卫星运行半径的manfen5.com 满分网,那么行星表面的重力加速度是多少?
查看答案
manfen5.com 满分网一同学要研究轻质弹簧的弹性势能与弹簧长度改变量的关系,他的实验如下:在离地面高度为h的光滑水平桌面上,沿着与桌子边缘垂直的方向放置一轻质弹簧.其左端固定,右端与质量为m的一个钢球接触,当弹簧处于自然长度时,小钢球恰好在桌子边缘,如图所示.让钢球向左压缩弹簧一段距离后由静止释放,使钢球沿水平方向射出桌面,小球在空中飞行后落到水平地面,水平距离为s.
(1)请你推导出弹簧的弹性势能EP与小钢球质量m、桌面离地面高度h,水平距离s等物理量的关系式.
(2)弹簧长度的压缩量x与对应的钢球在空中飞行的水平距离s的实验数据如下表:
manfen5.com 满分网
从上面的实验数据,你猜测弹簧的弹性势能EP与弹簧长度的压缩量x之间有何关系?为什么?
查看答案
光滑斜面P固定在小车上,有一小球在斜面的底端,与小车一起以速度v向右匀速运动,如图所示,当小车遇到障碍物突然停止时,小球上升的最大高度( )
manfen5.com 满分网
A.可能等于manfen5.com 满分网
B.可能大于manfen5.com 满分网
C.可能小于manfen5.com 满分网
D.一定与斜面的倾角有关
查看答案
manfen5.com 满分网如图所示,某轻杆一端固定一质量为m的小球,以另一端O为圆心,使小球在竖直平面内做半径为R的圆周运动,以下说法中正确的是( )
A.小球过最高点时,杆所受的弹力可以为零
B.小球过最高点时,最小速度为manfen5.com 满分网
C.小球过最高点时,杆对球的作用力可以与球所受重力方向相反,此时重力一定大于或等于杆对球的作用力
D.小球过最低点时,杆对球的作用力一定与小球所受重力方向相反
查看答案
如图所示是斜向上抛出物体的运动轨迹,P点是物体达到的最高点,Q点和R点是轨道上在同一水平线上的两点,则( )
manfen5.com 满分网
A.物体在P点速度为零
B.物体在Q点速率等于R点速率
C.物体在R点的水平分速度和Q点的水平分速度一定相等
D.如果有空气阻力,轨道相对于通过P点的竖直线仍对称
查看答案
试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

Copyright @ 2008-2019 满分5 学习网 ManFen5.COM. All Rights Reserved.