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159474. (2022•长安区一中•高三上一月) 德优题库如图所示,质量均为m=4kg的两个小物块A、B(均可视为质点)放置在水平地面上,竖直平面内半径R=0.4m的光滑半圆形轨道与水平地面相切于C,弹簧左端固定。移动物块A压缩弹簧到某一位置(弹簧在弹性限度内),由静止释放物块A,物块A离开弹簧后与物块B碰撞并粘在一起以共同速度v=5m/s向右运动,运动过程中经过一段长为s,动摩擦因数μ=0.2的水平面后,冲上圆轨道,除s段外的其它水平面摩擦力不计。求:(g取10m/s2
(1)若s=1m,两物块刚过C点时对轨道的压力大小;
(2)刚释放物块A时,弹簧的弹性势能;
(3)若两物块能冲上圆形轨道,且不脱离圆形轨道,s应满足什么条件。
共享时间:2022-10-20 难度:3
[考点]
牛顿第三定律的理解与应用,绳球类模型及其临界条件,动量守恒定律在含有弹簧的碰撞问题中的应用,
[答案]
见试题解答内容
[解析]
解:(1)设物块经过C点时速度为vC,物块受到轨道支持力为FNC
两物块在s上运动过程,由动能定理得:
﹣μ•2mgs=
在C点支持力与重力的合力提供向心力,由牛顿第二定律得:
FNC﹣2mg=2m
代入数据解得:FNC=500N,
由牛顿第三定律知,物块对轨道压力大小为500N。
(2)设A与B碰撞前A的速度为v0,两物块碰撞过程系统动量守恒,以向右为正方向,由动量守恒定律得:
mv0=2mv,
导入数据解得v0=10 m/s,
由能量守恒定律得:Ep=Ekmv J=200 J。
(3)物块不脱离轨道有两种情况:①能过轨道最高点,设物块经过半圆形轨道最高点最小速度为v1
在最高点,重力提供向心力,由牛顿第二定律得:
2mg=2m
代入数据解得:v1=2m/s,
物块从碰撞后到经过最高点过程中,由能量守恒定律得:
×2mv2﹣2μmgs﹣4mgR≥×2mv
代入数据解得:s≤1.25 m;
②物块上滑最大高度不超过圆弧,设物块刚好到达圆弧处速度为v2=0,
物块从碰撞后到最高点,由能量守恒定律得:×2mv2﹣2μmgs≤2mgR,
同时依题意,物块能滑出粗糙水平面,由能量守恒定律得:×2mv2>2μmgs,
代入数据解得:4.25 m≤s<6.25 m。
答:(1)若s=1m,两物块刚过C点时对轨道的压力大小为500N;
(2)刚释放物块A时,弹簧的弹性势能为200J;
(3)若两物块能冲上圆形轨道,且不脱离圆形轨道,s应满足的条件是:s≤1.25 m或4.25 m≤s<6.25m。
[点评]
本题考查了"牛顿第三定律的理解与应用,绳球类模型及其临界条件,动量守恒定律在含有弹簧的碰撞问题中的应用,",属于"难典题",熟悉题型是解题的关键。
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161439. (2023•长安区一中•高一下期末) 德优题库如图,光滑水平面AB与竖直面内的半圆形导轨在B点相切,半圆形导轨的半径为R。一个质量为m的物体将弹簧压缩至A点后由静止释放,在弹力作用下物体获得某一向右的速度后脱离弹簧,当它经过B点进入导轨的瞬间对轨道的压力为其重力的8倍,之后向上运动恰能到达最高点C。不计空气阻力,重力加速度为g,试求:物体在A点时弹簧的弹性势能。
共享时间:2023-07-26 难度:1 相似度:1.33
162614. (2022•长安区一中•高二上期中) 德优题库如图所示,ABC是竖直放置的半径R=0.5m的四分之一粗糙圆弧轨道,一木块从A点以v0=9m/s的初速沿轨道滑下,到达底端C时速度大小仍为9m/s。木块质量m=2kg,重力加速度为g=10m/s2
(1)求该过程中木块克服摩擦力所做的功;
(2)求木块运动至C点时对轨道的压力大小。
共享时间:2022-11-16 难度:4 相似度:1.17
161815. (2022•长安区一中•高一下期末) 德优题库如图所示,ABC是竖直放置的半径R=0.5m的四分之一粗糙圆弧轨道,一木块从A点以v0=9m/s的初速沿轨道滑下,到达底端C时速度大小仍为9m/s。木块质量m=2kg,重力加速度为g=10m/s2
(1)求该过程中木块克服摩擦力所做的功;
(2)求木块运动至C点时对轨道的压力大小。
共享时间:2022-07-26 难度:4 相似度:1.17
158251. (2024•西安中学•高二上二月) 如图,光滑金属导轨,A1B1C1D1、A2B2C2D2,其中A1B1、A2B22为半径为h的圆弧导轨,B1C1、B2C2是间距为3L且足够长的水平导轨,C1D2、C2D2是间距为2L且足够长的水平导轨。金属导体棒M、N质量均为m,接入电路中的电阻均为R,导体棒N静置在C1D2、C2D2间,水平导轨间存在竖直向下的匀强磁场,磁感应强度大小为B。现将导体棒M自圆弧导轨的最高点处由静止释放,两导体棒在运动过程中均与导轨垂直且始终接触良好,导轨电阻不计,重力加速度大小为g。求:
(1)导体棒M运动到B1B2处时,对导轨的压力;
(2)导体棒M由静止释放至达到稳定状态的过程中,通过其横截面的电荷量;
(3)在上述过程中导体棒N产生的焦耳热。
共享时间:2024-12-12 难度:2 相似度:0.83
162136. (2024•莲湖区•高二上期中) 如图所示,粗糙水平轨道与半径为R的竖直光滑半圆轨道在B点平滑连接,在过圆心O的水平界面MN的下方分布有水平向右的匀强电场,场强E=.现有一质量为m,电量为+q的小球(可视为质点)从水平轨道上A点由静止释放,小球运动到C点离开圆轨道后,经界面MN上的P点进入电场(P点恰好在A点的正上方)。已知A、B间距离为2R,重力加速度为g,求:
(1)小球在C处的速度大小;
(2)小球从A运动到B克服阻力做功;
(3)小球从A运动到C的过程中对轨道压力的最大值。
共享时间:2024-11-18 难度:2 相似度:0.83
161874. (2022•长安区一中•高二下期末) 德优题库如图所示,在竖直平面内,某一游戏轨道由直轨道AB、光滑圆弧细管道BCD和光滑圆弧轨道DE平滑连接组成,两段圆弧半径相等R=0.5m,B、D等高,图中θ角均为37°,AB与圆弧相切,AM水平。直轨道AB上方有与AB相平行的匀强电场E=108N/C,且电场只分布在AB之间。直轨道AB底端装有弹射系统(弹簧长度很短,长度和质量不计,可以认为滑块从A点射出),具有初始弹性势能EP=2.5J,某次弹射系统将尺寸略小于管道内径的带正电的滑块弹出,冲上直轨道AB,直轨道AB上铺有特殊材料,使滑块与轨道AB间的动摩擦因数μ大小可调。滑块进入光滑圆轨道后,最后能在E点与弹性挡板相互作用后以等速率弹回。已知滑块的质量为m=0.1kg,带电量为q=+8.0×10-9C,B点的高度h=1.8m,整个过程中滑块可视为质点,所带电量保持不变,sin37°=0.6,cos37°=0.8。
(1)若调节AB间的特殊材料,使其变为光滑,求滑块在最高点C点时对轨道的作用力;
(2)现调节AB间的动摩擦因数μ,求滑块首次到达E点时的速率vE与μ之间的关系式;
(3)若滑块与弹性挡板相碰后最终能静止在轨道AB的中点,求动摩擦因数μ。
共享时间:2022-07-14 难度:2 相似度:0.83
161730. (2022•西安一中•高一下期末) 德优题库某游乐场的滑梯可以简化为如图所示竖直面内的ABCD轨道,AB为长L=6m、倾角α=37°的斜轨,BC为水平轨道,CD为半径R=15m、圆心角β=37°的圆弧,轨道AB段粗糙其余各段均光滑。一小孩(可视为质点)从A点以初速度v0=2m/s下滑,沿轨道运动到D点时的速度恰好为零(不计经过B点时的能量损失)。已知该小孩的质量m=30kg,取sin37°=0.6,cos37°=0.8,不计空气阻力,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。求:
(1)该小孩第一次经过圆弧C点时,对圆弧轨道的压力FN
(2)该小孩在轨道AB上运动的总路程s。
共享时间:2022-07-11 难度:2 相似度:0.83
161514. (2023•西工大附中•高一下期末) 如图所示,水平绝缘直轨道AC由光滑段AB与粗糙段BC组成,它与竖直光滑半圆轨道CD在C点处平滑连接,其中AB处于电场区内。一带电量为+q、质量为m的可视为质点的滑块从A处以水平初速度v0进入电场区沿轨道运动,从B点离开电场区继续沿轨道BC运动,最后从圆轨道最高点D处水平飞离。已知:轨道BC长l=1m,圆半径R=0.1m,m=0.01kg,q=2.5×10-4C,滑块与轨道BC间的动摩擦因数μ=0.2,重力加速度g取10m/s2,设装置处于真空环境中。
(1)若滑块到达圆轨道D点时的速度v=2m/s,求滑块在D点处时受到的弹力大小和通过B点时的速度大小;
(2)若v0=5m/s,为使滑块能到达圆轨道最高点D处,且离开圆轨道后落在水平轨道BC上,求A、B两点间电势差UAB应满足的条件。
德优题库
共享时间:2023-07-01 难度:2 相似度:0.83
161416. (2023•西工大附中•高一下期末) 如图所示,水平绝缘直轨道AC由光滑段AB与粗糙段BC组成,它与竖直光滑半圆轨道CD在C点处平滑连接,其中AB处于电场区内。一带电量为+q、质量为m的可视为质点的滑块从A处以水平初速度v0进入电场区沿轨道运动,从B点离开电场区继续沿轨道BC运动,最后从圆轨道最高点D处水平飞离。已知:轨道BC长l=1m,圆半径R=0.1m,m=0.01kg,q=2.5×10-4C,滑块与轨道BC间的动摩擦因数μ=0.2,重力加速度g取10m/s2,设装置处于真空环境中。
(1)若滑块到达圆轨道D点时的速度v=2m/s,求滑块在D点处时受到的弹力大小和通过B点时的速度大小;
(2)若v0=5m/s,为使滑块能到达圆轨道最高点D处,且离开圆轨道后落在水平轨道BC上,求A、B两点间电势差UAB应满足的条件。
德优题库
共享时间:2023-07-29 难度:2 相似度:0.83
159146. (2023•高新一中•高二上一月) 德优题库在原子核物理中,研究核子与核子关联的最有效途径是“双电荷交换反应”.这类反应的前半部分过程和下述力学模型类似.两个小球A和B用轻质弹簧相连,在光滑的水平直轨道上处于静止状态.在它们左边有一垂直于轨道的固定挡板P,右边有一小球C沿轨道以速度v0射向B球,如图所示.C与B发生碰撞并立即结成一个整体D.在它们继续向左运动的过程中,当弹簧长度变到最短时,长度突然被锁定,不再改变.然后,A球与挡板P发生碰撞,碰后A、D都静止不动,A与P接触而不粘连.过一段时间,突然解除锁定(锁定及解除锁定均无机械能损失).已知A球的质量为3m、B、C球的质量均为m.求:
(1)弹簧长度刚被锁定后A球的速度VA
(2)在A球离开挡板P之后的运动过程中,A球速度的最大值VAmax
(3)在A球离开挡板P之后的运动过程中,D球速度最小时弹簧的弹性势能.
共享时间:2023-10-14 难度:2 相似度:0.83
161142. (2024•西工大附中•高一上期末) 德优题库如图,质量为60kg的人站在升降机中的体重计上,重力加速度g取10m/s2,当升降机做下列各种运动时,求体重计的示数。
(1)以5m/s2的加速度减速上升;
(2)以5m/s2的加速度减速下降。
共享时间:2024-02-23 难度:3 相似度:0.66
162877. (2021•西安中学•高二上期中) 如图所示,一内壁光滑的绝缘圆管A加固定在竖直平面内。圆管的圆心为O,D点为圆管的最低点,AB两点在同一水平线上,AB=2L,圆环的半径为r=(圆管的直径忽略不计),过OD的虚线与过AB的虚线垂直相交于C点。在虚线AB的上方存在水平向右的、范围足够大的匀强电场;虚线AB的下方存在竖直向下的、范围足够大的匀强电场,电场强度大小等于.圆心O正上方的P点有一质量为m、电荷量为﹣q(q>0)的绝缘小物体(视q为质点),PC间距为L.现将该小物体无初速释放,经过一段时间,小物体刚好沿切线无碰撞地进入圆管内,并继续运动。重力加速度用g表示。
(1)虚线AB上方匀强电场的电场强度为多大?
(2)小物体从管口B离开后,经过一段时间的运动落到虚线AB上的N点(图中未标出N点),则N点距离C点多远?
(3)小物体由P点运动到N点的总时间为多少?
共享时间:2021-11-16 难度:3 相似度:0.66
162839. (2021•西安中学•高三上期中) 德优题库如图所示,水平绝缘光滑轨道AB的B端与处于竖直平面内的四分之一圆弧形粗糙绝缘轨道BC平滑连接,圆弧的半径R=0.4m。在轨道所在空间存在水平向右的匀强电场,电场强度E=1.0×104N/C。现有质量m=0.1kg的带电体(可视为质点)放在水平轨道上A点处,AB两点距离x=1.0m,由于受到电场力的作用带电体由静止开始运动,当运动到圆弧形轨道的C端时,速度恰好为零,已知带电体所带电荷量q=8.0×10-5C,取g=10m/s2,求:
(1)带电体在水平轨道上运动的加速度大小及运动到B端时的速度的大小;
(2)带电体运动到圆弧形轨道的B端时对圆弧轨道的压力大小;
(3)AC两点之间的电势差和A到C过程中摩擦热。
(4)若圆弧轨道也是光滑的,求带电体到达最高点的速度为多少?(可以用根号表示)
共享时间:2021-11-24 难度:3 相似度:0.66
162503. (2023•交大附中•高二上期中) 如图所示,绝缘水平轨道与光滑绝缘竖直圆槽形轨道相切于A点,圆形轨道半径为R,圆形轨道上B点与圆心等高,水平轨道AM段长度也为R,竖直边界MN左侧分布有水平向左的匀强电场,场强E=。质量为m,带电量为+q的物块(可视为质点)以水平方向速度v0从M点进入电场,水平轨道AM段与物块间的动摩擦因数μ可调,(重力加速度为g,sin37°=0.6,sin53°=0.8)。求:
(1)若μ=0.75,且物块的速度v0,物块经过圆形轨道最低点A时对轨道的压力大小;
(2)若物块的速度v0,要使物块能做完整的圆周运动,AM段与物块间动摩擦因数满足什么条件;
(3)若μ=0.75,只把MN左侧的电场方向变成水平向右,其他条件不变,为使滑块能到达B点,物块的初速度v0应满足什么条件。
共享时间:2023-11-15 难度:3 相似度:0.66
162414. (2023•西工大附中•高二上期中) 如图所示,在竖直面内,一质量m的物块a静置于悬点O正下方的A点,以速度v逆时针转动的传送带MN与直轨道AB、CD、FG处于同一水平面上,AB、MN、CD的长度均为L。圆弧形细管道DE半径为R,EF在竖直直径上,E点高度为H。开始时,质量为3m物块b悬挂于O点,并向左拉开一定的高度h(未过经过Q点的水平面)由静止下摆,细线始终张紧,摆到最低点时恰好与a发生弹性正碰。已知L=1m,R=0.4m,H=0.15m,v=2m/s,物块与MN、CD之间的动摩擦因数μ=0.5,轨道AB和管道DE均光滑,物块a落到FG时不反弹且静止。忽略M、B和N、C之间的空隙,CD与DE平滑连接,物块可视为质点,取g=10m/s2
(1)若h=0.2m,求a、b碰撞后瞬时物块a的速度v0的大小;
(2)若物块a在DE最高点时对管道作用力为零,求h的大小;
(3)若物块b释放高度0.5m<h<1.6m,求物块a最终静止的位置坐标x值的范围(以A点为坐标原点,水平向右为正,建立x轴,取)。
共享时间:2023-11-23 难度:3 相似度:0.66

dygzwlyn

2022-10-20

高中物理 | 高三上 | 计算题

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