题目内容

【题目】如图所示,竖直平面内有四分之一圆弧轨道固定在水平桌面上,圆心为O点。一小滑块自圆弧轨道A处由静止开始自由滑下,在B点沿水平方向飞出,落到水平地面C点。已知小滑块的质量为,C点与B点的水平距离为点高度为1.25m,圆弧轨道半径R=1.0m,取g=10m/s2。求小滑块:

(1)从B点飞出时的速度大小

(2)在B点时对圆弧轨道的压力大小

(3)沿圆弧轨道下滑过程中克服摩擦力所做的功

【答案】(1)2m/s (2)14N(3)8J

【解析】

试题分析:(1)滑块从B点飞出后做平抛运动,设从B点飞出时的速度大小为v,则有

竖直方向:h=gt2

水平方向:x=vt

解得 v=2m/s

(2)滑块经过B点时,由重力和轨道的支持力的合力提供向心力,由牛顿第二定律得

解得 N=14N

根据牛顿第三定律得,在B点时滑块对圆弧轨道的压力大小为N′=N=14N,方向竖直向下.

(3)设沿圆弧轨道下滑过程中滑块克服摩擦力所做的功为W,由动能定理得

mgR-W=mv2

解得 W=8J

练习册系列答案
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【题目】用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律。实验所用的电源为学生电源,输出电压为6V的交流电和直流电两种。重锤从高处由静止开始下落,重锤上拖着的纸带打出一系列的点,对纸带的点痕进行测量,即可验证机械能守恒定律。

(1)下面列举了该实验的几个操作步骤:

A.按照图示的装置安装器件;

B.将打点计时器接到电源的“直流输出”上;

C.用天平测出重锤的质量;

D.释放悬挂纸带的夹子,同时接通电源开关打出一条纸带;

E.测量纸带上某些点间的距离;

F.根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能。其中没有必要进行的或者操作不当的步骤,将其选项对应的 字母填在下面的空行内,并说明其原因。

答:

(2)利用这个装置也可以测量重锤下落的加速度a的数值。如图所示,根据打出的纸带,选取纸带上的连续的五个点A、B、C、D、E,测出A距起始点O的距离为s0,点AC间的距离为s1,点CE间的距离为s2,使用交流电的频率为f,根据这些条件计算重锤下落的加速度 。

(3)在验证机械能守恒定律的实验中发现,重锤减小的重力势能总是大于重锤动能的增加,其原因主要是因为在重锤下落的过程中存在阻力作用,可以通过该实验装置测阻力的大小。若已知当地重力加速度公认的较准确的值为g,还需要测量的物理量是_______。试用这些物理量和纸带上的数据表示出重锤在下落的过程中受到的平均阻力大小F=_ .

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