题目内容
1.(1)滑块第二次滑至圆形轨道最低点C时对轨道压力;
(2)弹簧被锁定时具有的弹性势能.
分析 (1)由P到C的过程根据动能定理求解滑至C点时的速度,根据牛顿第二定律求解支持力;
(2)分别对PQ和Q到C到A的过程根据能量守恒列式,联立即可求得弹簧的弹性势能.
解答 解:(1)设滑块第一次滑至C点时的速度为vC,圆轨道C点对滑块的支持力为FN,由C到A的过程,由机械能守恒可得:
$\frac{1}{2}$mvA2=$\frac{1}{2}$mgR=$\frac{1}{2}$mvC2
竖直方向上有:2R=$\frac{1}{2}$gt2;
水平方向3R=vAt
C点:FN-mg=m$\frac{{v}_{C}^{2}}{R}$,
代入数据解得:FN=$\frac{29mg}{4}$
由牛顿第三定律得:滑块对轨道C点的压力大小F′N=2mg,方向竖直向下;
(2)对PQ过程克服摩擦力做功为Wf,由动能定理得:
mgR(1-cos60°)-Wf=0
Q经C到A过程,根据能量的转化和守恒可知:
EP=$\frac{1}{2}$mvA2+mg×2R+Wf
联立以上两式解得:EP=$\frac{29}{8}$mgR;
答:(1)滑块第一次滑至圆形轨道最低点C时对轨道压力是$\frac{29mg}{4}$;
(2)弹簧被锁定时具有的弹性势能是$\frac{29}{8}$mgR.
点评 本题综合考查了动能定理和能量守恒定律,解决本题的关键灵活选取研究的过程,选用适当的规律进行求解;注意功能关系的正确应用.
练习册系列答案
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11.
为了最大限度地减少道路交通事故,全国开始了“集中整治酒后驾驶违法行为”专项行动.这是因为一般驾驶员酒后的反应时间比正常时慢了0.1~0.5s,易发生交通事故.图示是《驾驶员守则》中的安全距离图示(如图所示)和部分安全距离表格.
请根据该图表回答下列问题(结果保留两位有效数字):
(1)请根据表格中的数据计算驾驶员刹车过程中加速度的大小.
(2)如果驾驶员的反应时间相同,请计算出表格中A的数据.
(3)假设在同样的路面上,一名饮了少量酒的驾驶员驾车以72km/h速度行驶(假设饮酒后刹车的加速度保持不变),在距离一学校门前50m处发现有一队学生在斑马线上横过马路,他的反应时间比正常时慢了0.2s,会发生交通事故吗?请写出详细的分析过程.
| 车速 v(km/h) | 反应距离 s(m) | 刹车距离 x(m) | 停车距离 L(m) |
| 40 | 10 | 10 | 20 |
| 60 | 15 | 22.5 | 37.5 |
| 80 | A | 40 | 60 |
(1)请根据表格中的数据计算驾驶员刹车过程中加速度的大小.
(2)如果驾驶员的反应时间相同,请计算出表格中A的数据.
(3)假设在同样的路面上,一名饮了少量酒的驾驶员驾车以72km/h速度行驶(假设饮酒后刹车的加速度保持不变),在距离一学校门前50m处发现有一队学生在斑马线上横过马路,他的反应时间比正常时慢了0.2s,会发生交通事故吗?请写出详细的分析过程.
9.
如图(甲)所示,质量不计的弹簧竖直固定在水平面上,t=0时刻,将一金属小球从弹簧正上方某一高度处由静止释放,小球落到弹簧上压缩弹簧到最低点,然后又被弹起离开弹簧,上升到一定高度后再下落,如此反复.通过安装在弹簧下端的压力传感器,测出这一过程弹簧弹力F随时间t变化的图象如图(乙)所示,则( )
| A. | t1时刻小球动能最大 | |
| B. | 从t1-t2的过程中,小球的动能一直在增大 | |
| C. | 从t2~t3的过程中,小球的动能先增大后减少 | |
| D. | t2~t3段时间内,小球增加的动能等于弹簧减少的弹性势能 |
16.物体从静止开始做匀加速直线运动,已知第3s内与第2s内的位移之差是6m,则可知( )
| A. | 物体运动的加速度为3m/s2 | B. | 物体在前4s内的平均速度为15m/s | ||
| C. | 第1 s内的位移为3 m | D. | 第2s末的速度为12m/s |
6.电荷分布在有限的空间内,P1和P2为此区域中的两点,则P1和P2之间的电势差等于( )
| A. | 由P1点移到P2点的检验电荷的电量大小 | |
| B. | 由P1点移到P2点的检验电荷的移动路线 | |
| C. | P1和P2两点电场强度的大小 | |
| D. | 单位正电荷由P1点移到P2点时,电场力做的功 |
13.下列几幅图的有关说法中正确的是( )
| A. | 原子中的电子绕原子核高速运转时,运行轨道的半径是任意的 | |
| B. | 发现少数α粒子发生了较大偏转,因为原子的正电荷绝大部分集中在很小空间范围 | |
| C. | 光电效应实验中验电器带负电 | |
| D. | 射线丙由α粒子组成,每个粒子带两个单位正电荷 | |
| E. | 重核的裂变必须吸收中子 |
10.
如图所示,从同一竖直线上不同高度A、B两点处,分别以速率v1、v2同向水平抛出两个小球,P为它们运动轨迹的交点.则下列说法正确的有( )
| A. | 两球在P点一定具有相同的速率 | |
| B. | 若同时抛出,两球不可能在P点相碰 | |
| C. | 若同时抛出,落地前两球竖直方向的距离逐渐变大 | |
| D. | 若同时抛出,落地前两球之间的距离保持不变 |
11.火车速度为72km/h,汽车速度为18m/s,则( )
| A. | 火车速度大 | B. | 汽车速度大 | C. | 两者速度一样大 | D. | 无法确定 |