题目内容
6.滑板运动是一种陆地上的“冲浪运动”,滑板运动员可在不同的滑坡上滑行,做出各种动作,给人以美的享受.如图是模拟的滑板组合滑行轨道,该轨道由足够长的斜直轨道、半径R的凹形圆弧轨道和半径R的凸形圆弧轨道组成,这三部分轨道处于同一竖直平面内且依次平滑连接,其中M点为凹形圆弧轨道的最低点,N点为凸形圆弧轨道的最高点,凸形圆弧轨道的圆心O点与M点处在同一水平面上,一质量为m可看作质点的滑板,从斜直轨道上的P点无初速滑下,经过M点滑向N点,滑板又从N点水平抛出落到一倾角为θ的斜面上的Q点时,其速度方向与斜面垂直,运动轨迹如右图中虚线所示.已知滑板过M点及N点的速度分别为v1和v2(v2<$\sqrt{gR}$),不计一切阻力,重力加速度为g.(1)设滑板滑到M点及N点时受到轨道的支持力大小分别为F1和F2,求$\frac{{F}_{1}}{{F}_{2}}$=?
(2)滑板落到斜面上的Q点时的速度多大?
(3)滑板从N落到斜面上的Q点时所需要的时间为多少?
分析 (1)在M点和N点进行受力分析,合外力提供向心力,根据向心力公式列式即可求解;
(2)滑板从N点水平抛出垂直斜面到达Q点,根据几何关系即可求解;
(3)根据平抛运动的基本公式即可求解时间.
解答 解:(1)对M点,根据向心力公式得:
${F}_{1}-mg=m\frac{{{v}_{1}}^{2}}{R}$
对N点,根据向心力公式得:
$mg-{F}_{2}=m\frac{{{v}_{2}}^{2}}{R}$
解以上两式得:$\frac{{F}_{1}}{{F}_{2}}=\frac{{{v}_{1}}^{2}+gR}{{{v}_{2}}^{2}-gR}$
(2)滑板从N点水平抛出垂直斜面到达Q点,根据几何关系得:$v=\frac{{v}_{2}}{sinθ}$;
(3)抛出后做平抛运动,根据几何关系得:${v}_{y}=\frac{{v}_{2}}{tanθ}$,
又vy=gt
解得:t=$\frac{{v}_{2}}{gtanθ}$.
答:(1)滑板滑到M点及N点时受到轨道的支持力大小之比为$\frac{{{v}_{1}}^{2}+gR}{{{v}_{2}}^{2}-gR}$;
(2)滑板落到斜面上的Q点时的速度为$\frac{{v}_{2}}{sinθ}$;
(3)滑板从N落到斜面上的Q点时所需要的时间为$\frac{{v}_{2}}{gtanθ}$.
点评 本题主要考查了向心力公式、平抛运动基本公式的直接应用,要能根据几何关系得出速度,难度适中.
练习册系列答案
相关题目
5.
某同学用如图1所示的电路测量欧姆表的内阻和电源电动势(把欧姆表看成一个电源,且已选定倍率并进行了欧姆调零).实验器材的规格如下:
电流表A1(量程200 μA,内阻R1=300Ω)
电流表A2(量程30mA,内阻R2=5Ω)
定值电阻R0=9 700Ω
滑动变阻器R(阻值范围0~500Ω)
(1)闭合开关S,移动滑动变阻器的滑动触头至某一位置,读出电流表A1和A2的示数分别为I1和I2.多次改变滑动触头的位置,得到的数据见表.
数据,作出I1-I2图线如图2所示;据图可得,欧姆表内电源的电动势为E=1.50V,欧姆表内阻为r=15.0Ω.(结果保留3位有效数字)
(2)将该欧姆表两个表笔短接时,通过欧姆表的电流为0.10A
(3)若某次电流表A1的示数是114 μA,则此时欧姆表示数约为47.5Ω (结果保留3位有效数字)
电流表A1(量程200 μA,内阻R1=300Ω)
电流表A2(量程30mA,内阻R2=5Ω)
定值电阻R0=9 700Ω
滑动变阻器R(阻值范围0~500Ω)
(1)闭合开关S,移动滑动变阻器的滑动触头至某一位置,读出电流表A1和A2的示数分别为I1和I2.多次改变滑动触头的位置,得到的数据见表.
| I1(μA) | 120 | 125 | 130 | 135 | 140 | 145 |
| I2(mA) | 20.0 | 16.7 | 13.2 | 10.0 | 6.7 | 3.3 |
(2)将该欧姆表两个表笔短接时,通过欧姆表的电流为0.10A
(3)若某次电流表A1的示数是114 μA,则此时欧姆表示数约为47.5Ω (结果保留3位有效数字)
14.如图所示为点电荷电场中的一条电场线,下面说法正确的是( )

| A. | A点场强一定大于B点场强 | |
| B. | 在B点静止释放一个电子它一定沿电场线向A点运动 | |
| C. | 这个电场的场源电荷一定是正电荷 | |
| D. | 正电荷以一定速度通过A点时,其运动方向一定沿AB方向 |
1.
甲、乙、丙三小球分别位于如图所示的竖直平面内,甲、乙在同一条竖直线上,甲、丙在同一条水平线上,水平面上的P点在丙的正下方,在同一时刻甲、乙、丙开始运动,甲以水平速度v0做平抛运动,乙以水平速度v0沿水平面向右做匀速直线运动,丙做自由落体运动.则( )
| A. | 若只有甲、乙二球在水平面上相遇,此时丙球还未着地 | |
| B. | 若甲、乙、丙三球同时相遇,则一定发生在P点 | |
| C. | 无论初速度v0大小如何,甲、乙、丙三球一定会同时在P点相遇 | |
| D. | 若甲、丙二球在空中相遇,此时乙球一定在P点 |
11.一列简谐横波从左向右以v=2m/s的速度传播,某时刻的波形图如图所示,下列说法正确的是( )

| A. | A质点再经过一个周期将传播到D点 | |
| B. | B点正在向上运动 | |
| C. | C点再经过$\frac{3}{4}$周期将到达波峰的位置 | |
| D. | 该波的周期T=0.05s |
18.如图所示,变压器输入电压,当开关S闭合,下列说法错误的是( )

| A. | 原线圈输入功率增大 | B. | 副线圈输出功率增大 | ||
| C. | A1变大,A2变小 | D. | A1不变,A2变小 |
16.利用金属晶格(大小约10-10m)作为障碍物观察电子的衍射图样,方法是让电子通过电场加速,然后让电子束照射到金属晶格上,从而得到电子的衍射图样.已知电子质量为m、电量为e、初速度为零,加速电压为U,普朗克常量为h,则下列说法中正确的是( )
| A. | 物质波和电磁波一样,在真空中的传播速度为光速C | |
| B. | 实验中电子束的德布罗意波长为λ=$\frac{h}{\sqrt{2meU}}$ | |
| C. | 加速电压U越大,电子的德布罗意波长越大 | |
| D. | 若用相同动能的质子代替电子,德布罗意波长越大 |