(2014·长沙一中月考)光滑水平面与一半径为R=2.5 m的竖直光滑圆轨道平滑连接,如图所示,物体可以由圆轨道底端阀门(图中未画出)进入圆轨道,水平轨道上有一轻质弹簧,其左端固定在墙壁上,右端与质量为m=0.5 kg的小球A接触但不相连,今向左推小球A压缩弹簧至某一位置后,由静止释放小球A,测得小球A到达圆轨道最高点时对轨道的压力大小为FN=10 N,g=10 m/s2.
(1)求弹簧的弹性势能Ep;
(2)若弹簧的弹性势能Ep=25 J,小球进入圆轨道后阀门关闭,通过计算说明小球会不会脱离圆轨道.若脱离,求在轨道上何处脱离(可用三角函数表示),若不能脱离,求小球对轨道的最大与最小压力的差ΔF.
高三物理计算题困难题
(2014·长沙一中月考)光滑水平面与一半径为R=2.5 m的竖直光滑圆轨道平滑连接,如图所示,物体可以由圆轨道底端阀门(图中未画出)进入圆轨道,水平轨道上有一轻质弹簧,其左端固定在墙壁上,右端与质量为m=0.5 kg的小球A接触但不相连,今向左推小球A压缩弹簧至某一位置后,由静止释放小球A,测得小球A到达圆轨道最高点时对轨道的压力大小为FN=10 N,g=10 m/s2.
(1)求弹簧的弹性势能Ep;
(2)若弹簧的弹性势能Ep=25 J,小球进入圆轨道后阀门关闭,通过计算说明小球会不会脱离圆轨道.若脱离,求在轨道上何处脱离(可用三角函数表示),若不能脱离,求小球对轨道的最大与最小压力的差ΔF.
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如图所示,在竖直平面內有一粗糙斜面轨道AB与光滑圆弧轨道BC在B点平滑连接(滑块经过B点时速度大小不变),斜面轨道长L=2.5m,斜面倾角θ=37°,O点是圆弧轨道圆心,OB竖直,圆弧轨道半径R=1m,圆心角θ=37°,C点距水平地面的高度h=0.512m,整个轨道是固定的。一质量m=1kg的滑块在A点由静止释放,最终落到水平地面上。滑块可视为质点,滑块与斜而轨道之间的动摩擦因数μ=0.25,取g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8,不计空气阻力,求:
(1)滑块经过圆弧轨道最低点B时,对圆弧轨道的压力;
(2)渭块离开C点后在空中运动的时间t。
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(10分)如图所示,水平光滑轨道AB与竖直半圆形光滑轨道在B点平滑连接,AB段长x=10m,半圆形轨道半径R=2.5m。质量m=0.10kg的小滑块(可视为质点)在水平恒力F作用下,从A点由静止开始运动,经B点时撤去力F,小滑块进入半圆形轨道,沿轨道运动到最高点C,从C点水平飞出。重力加速度g取10m/s2。
(1)若小滑块从C点水平飞出后又恰好落在A点。求:
①滑块通过C点时的速度大小;
②滑块刚进入半圆形轨道时,在B点对轨道压力的大小;
(2)如果要使小滑块能够通过C点,求水平恒力F应满足的条件。
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如图所示,水平光滑轨道AB与竖直半圆形光滑轨道在B点平滑连接,AB段长x=10m,半圆形轨道半径R=2.5m。质量m=0.10kg的小滑块(可视为质点)在水平恒力F作用下,从A点由静止开始运动,经B点时撤去力F,小滑块进入半圆形轨道,沿轨道运动到最高点C,从C点水平飞出。重力加速度g取10m/s2。若小滑块从C点水平飞出后又恰好落在A点。试分析求【解析】
(1)滑块通过C点时的速度大小;
(2)滑块刚进入半圆形轨道时,在B点对轨道的压力大小;
(3)水平力F 的大小。
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如图所示,水平光滑轨道AB与竖直半圆形光滑轨道在B点平滑连接,AB段长x=10m,半圆形轨道半径R=2.5m。质量m=0.10kg的小滑块(可视为质点)在水平恒力F作用下,从A点由静止开始运动,经B点时撤去力F,小滑块进入半圆形轨道,沿轨道运动到最高点C,从C点水平飞出。重力加速度g取10m/s2。若小滑块从C点水平飞出后又恰好落在A点。试分析求【解析】
(1)滑块通过C点时的速度大小;
(2)滑块刚进入半圆形轨道时,在B点对轨道的压力大小;
(3)水平力F 的大小。
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如图所示,水平光滑轨道AB与竖直半圆形光滑轨道在B点平滑连接,AB段长x=10m,半圆形轨道半径R=2.5m。质量m=0.10kg的小滑块(可视为质点)在水平恒力F作用下,从A点由静止开始运动,经B点时撤去力F,小滑块进入半圆形轨道,沿轨道运动到最高点C,从C点水平飞出。重力加速度g取10m/s2。
(1)若小滑块从C点水平飞出后又恰好落在A点。滑块落回A点时的速度;
(2)如果要使小滑块在圆弧轨道运动过程中不脱离轨道,求水平恒力F应满足的条件。
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(15分) 如图所示,水平轨道AB与竖直半圆形光滑轨道在B点平滑连接,AB段长x=10m,半圆形轨道半径R=2.5m,质量m=0.1kg的小滑块(可视为质点)以一定的速度从水平轨道进入半圆形轨道,沿轨道运动到最高点C,从C点水平飞出。若小滑块从C点水平飞出后恰好落在A点,重力加速度g=10m/s2,试分析求【解析】
(1)滑块通过C点时的速度大小;
(2)滑块刚进入半圆形轨道时,在B点对轨道的压力大小;
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如图,竖直平面内粗糙直杆与半径为R=2.5m的光滑1/4圆弧轨道平滑连接,直径略大于杆截面直径的小环质量为m=2kg。与竖直方向成α=37°的恒力F作用在小环上,使它从A点由静止开始沿杆向上运动,当小环运动到半圆弧轨道左端B点时撤去F,小环沿圆轨道上滑到最高点C处时与轨道无弹力作用。AB间的距离为5m,小环与直杆间的动摩擦因数为0.5.(sin37°=0.6,cos37°=0.8,g=10m/s2)求:
(1)小环在C处时的速度大小;
(2)小环在B处时的速度大小;
(3)恒力F的大小。
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