题目内容

【题目】如图所示,一个小球(视为质点)从H=12m高处,由静止开始通过光滑弧形轨道AB,进入半径R=4m的竖直圆环,且圆环动摩擦因数处处相等,当到达环顶C时,刚好对轨道压力为零;沿CB圆弧滑下后,进入光滑弧形轨道BD,且到达高度为h的D点时的速度为零,则h之值可能为(g=10m/s2,所有高度均相对B点而言)( )

A. 12m B. 10m C. 8.5m D. 7m

【答案】C

【解析】已知C点小球对圆环无压力,则重力提供向心力,得到:
小球在C点的动能为: mv2=mgR=2mg
小球从A运动到C,根据动能定理得:EPA-EPC-Wf=EkC
把数据代入,得到:Wf=2mg
所以小球从A运动到C,半个圆弧加上AB段圆弧的摩擦力做功Wf=2mg
再分析从C点运动到D, 根据动能定理得:mg2R-h-Wf'=0-mv2
mgh=10mg-Wf'
因为沿BC弧运动的平均速度小于沿AB弧运动平均速度,根据圆周运动向心力公式可知沿BC弧运动的平均正压力小于沿AB弧运动平均正压力,故沿BC弧运动的平均摩擦力小于沿AB弧运动的平均摩擦力,所以0Wf'Wf=2mg
所以8mgmgh10mg
8mh10m,故选C.

练习册系列答案
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【题目】李明同学在做《互成角度的两个力的合成》实验时,利用坐标纸记下了橡皮条的结点位置O点以及两个弹簧测力计拉力的大小,如图甲所示.

(1)试在图甲中作出无实验误差情况下F1F2的合力图示,并用F表示此力

(2)本实验采用的科学方法是________

A.理想实验法      B.等效替代法

C.控制变量法 D.建立物理模型法

(3)有关此实验,下列叙述正确的是______

A.两弹簧测力计的拉力可以同时比橡皮条的拉力大

B.橡皮条的拉力是合力,两弹簧测力计的拉力是分力

C.两次拉橡皮条时,需将橡皮条结点拉到同一位置O.这样做的目的是保证两次弹簧测力计拉力的效果相同

D.若只增大某一个弹簧测力计的拉力大小而要保证橡皮条结点位置不变,只需调整另一个弹簧测力计拉力的大小即可

(4)图乙所示是李明和张华两位同学在做以上实验时得到的结果,其中哪一个实验比较符合实验事实?(F′是用一个弹簧测力计拉时的图示)答:________

(5)同学们在操作过程中有如下议论,其中对减小实验误差有益的说法是________(填字母代号)

A.两根细绳必须等长

B.弹簧测力计、细绳、橡皮条都应与木板平行

C.用两弹簧测力计同时拉细绳时,两弹簧测力计示数应适当大一些

D.拉橡皮条的细绳要长些,标记同一细绳方向的两点要远些

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