科技节上某中学科技社团设计了一个竖直面轨道模型,如图所示,该模型由一个半径
的光滑四分之一圆弧轨道和一个固定半径
的“
”型光滑管道以及一个倾角可调的斜直轨道构成。现从圆弧轨道的顶端A点由静止释放一个质量
的小球,小球从
点水平进入“
”型管道,该管道
、
两管口切线水平,
、
为两细管道圆心,
连线与竖直线间的夹角
。在光滑水平轨道
中间静止放置一个质量也为
的小滑块,小滑块与小球发生弹性碰撞冲上与水平面平滑连接的足够长倾斜直轨道,不计小滑块经过
点处的机械能损失,直轨道
的倾角
可以在0到
间调节,小滑块与轨道
间的动摩擦因数
。已知
,
,重力加速度
取
,求:
(1)小球运动到
点时对管道作用力的大小和方向;
(2)若
,滑块在倾斜轨道
上经过的总路程
;
(3)写出
取不同值时,滑块在倾斜轨道
上克服摩擦力所做的功
与
的关系。
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(1)小球运动到
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(2)若
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(3)写出
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22-23高三上·山东青岛·期中 查看更多[5]
山东省青岛市黄岛区2022-2023学年高三上学期11月期中物理试题山东省青岛市四区县2022-2023学年高三上学期期中物理试题(已下线)专题2.2 机械能守恒定理和功能关系(讲)-2023年高考物理二轮复习讲练测(新高考专用)(已下线)变式题库--江苏省徐州市2022-2023学年高三上学期期末考试非选择题11-15山东省青岛市城阳第一中学2022-2023学年高三上学期期中物理试题
更新时间:2022-11-10 19:57:13
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【推荐1】如图所示,竖直平面内一足够长的光滑倾斜轨道与一长为L的水平轨道通过一小段光滑圆弧平滑连接,水平轨道右侧固定了一个四分之一圆弧挡板PQ,P点在水平轨道的延长线上,圆弧半径为R,质量为m的小物块A与水平轨道间的动摩擦因数为
。以水平轨道末端O点为坐标原点建立平面直角坐标系xOy,x轴的正方向水平向右,y轴的正方向竖直向下。重力加速度大小为g,忽略空气阻力,将A从不同高度自由释放。
(1)求A落在挡板上的动能最小值;
(2)将质量为2m的小物块B置于O点,A沿倾斜轨道由静止开始下滑,与B发生弹性碰撞(碰撞时间极短),B落在挡板上的M点(未画出)。B落在挡板上的速度方向与OM的夹角为
,求
的最大值;
(3)在(2)中,当
最大时,求A下滑的初始位置距x轴的高度。
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(1)求A落在挡板上的动能最小值;
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【推荐2】在星球M上将一轻弹簧竖直固定在水平桌面上,把物体P轻放在弹簧上端,P由静止向下运动,物体的加速度a与弹簧的压缩量x间的关系如图中实线所示。在另一星球N上用完全相同的弹簧,改用物体Q完成同样的过程,其a-x关系如图中虚线所示,假设两星球均为质量均匀分布的球体。已知星球M的半径是星球N的3倍,求:
(1)星球M和星球N的密度之比为多少;
(2)Q下落过程中的最大动能与P下落过程中的最大动能之比为多少?
(1)星球M和星球N的密度之比为多少;
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【推荐3】如图所示,固定平行光滑金属导轨与水平面的夹角均为α,导轨间距为L,电阻不计且足够长,导轨上相隔为d的平行虚线MN与PQ间有垂直于导轨平面向下的匀强磁场,磁感应强度大小为B.长为2d的绝缘杆将一导体棒和一边长为d的正方形导线框连在一起组成固定装置,总质量为m,导体棒中通以大小恒为I的电流。现将整个装置置于导轨上,线框下边与PQ重合,由静止释放后装置沿斜面下滑,导体棒运动到MN处恰好第一次开始返回,经过若干次往返后,最终装置在斜面上做周期不变的往复运动。导体棒在整个运动过程中始终与导轨垂直。
(1)在装置第一次下滑的过程中,先后做怎样的运动?(本小题无需说明理由)
(2)求在装置第一次下滑过程中,装置减少的机械能ΔE机、导体棒中产生的热量Q棒及导线框中产生的热量Q框;
(3)装置最终在斜面上做稳定的往复运动的最大速率vm;
(4)若已知装置最终在斜面上做稳定的往复运动的周期为T,请画出装置从最高点开始的一个运动周期内的v-t图像。
(1)在装置第一次下滑的过程中,先后做怎样的运动?(本小题无需说明理由)
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【推荐1】图为一个儿童电动小汽车的轨道传送接收装置,L=1 m的水平直轨道AB与半径均为0.4 m的竖直光滑螺旋圆轨道(O、O’为圆心,C为最高点)相切于B,B'为第2个圆与水平轨道的切点,O'D与O'B'的夹角为60°,接收装置为高度可调节的平台,EF为平台上一条直线,O'EF在同一竖直平面内,装置切面图可抽象为如图所示模型.质量为0.6 kg的电动小汽车以额定功率 P=6 W从起点A启动沿轨道运动,刚好能通过C点,之后沿圆弧从B'运动至D点后抛出,沿水平方向落到平台E点,小汽车与水平直轨道AB的动摩擦因数为μ=0.2,其余轨道均光滑.(空气阻力不计,g取10 m/s2,小汽车运动过程中可视为质点)
(1)求电动机的工作时间.
(2)要保证小汽车沿水平方向到达平台E点,求平台调节到的高度H和EB'的水平位移X.
(1)求电动机的工作时间.
(2)要保证小汽车沿水平方向到达平台E点,求平台调节到的高度H和EB'的水平位移X.
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【推荐2】为了研究过山车的原理,物理小组提出了下列的设想:取一个与水平方向夹角为37°、长为L=2.0m的粗糙的倾斜轨道AB,通过水平轨道BC与竖直圆轨道相连,出口为水平轨道DE,整个轨道除AB段以外都是光滑的,其中AB与BC轨道以微小圆弧相接,如图所示。一个质量为2kg的小物块从某一高处O点被压缩的弹簧水平弹出,到轨道A点时速度方向恰沿AB方向,并沿倾斜轨道滑下。已知物块与倾斜轨道的动摩擦因数
=0.50。(g取10m/s2)求:
(1)若竖直圆弧轨道的半径R=0.66m,小物块不脱离轨道,并恰好通过圆周最高点,弹簧的弹性势能;
(2)压缩的弹簧弹性势能不变,为了让小物块不离开轨道,并且能够滑回倾斜轨道AB,则竖直圆轨道的半径应该满足什么条件;
(3)压缩的弹簧弹性势能不变,若圆弧轨道的半径为2m,小物块在运动过程中,那么小物块可以有多少次通过圆轨道上距水平轨道高为0.02m的某一点。
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/1100379a4385b9ce064847bc21760adc.png)
(1)若竖直圆弧轨道的半径R=0.66m,小物块不脱离轨道,并恰好通过圆周最高点,弹簧的弹性势能;
(2)压缩的弹簧弹性势能不变,为了让小物块不离开轨道,并且能够滑回倾斜轨道AB,则竖直圆轨道的半径应该满足什么条件;
(3)压缩的弹簧弹性势能不变,若圆弧轨道的半径为2m,小物块在运动过程中,那么小物块可以有多少次通过圆轨道上距水平轨道高为0.02m的某一点。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2021/1/7/2631139674161152/2632444502081536/STEM/ab223b1e-4a77-4c64-a539-54723ab9db81.png)
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【推荐3】如图所示,在某竖直平面内,光滑曲面AB与水平面BC平滑连接于B点,BC右端连接内壁光滑、半径r=0.2m的四分之一细圆管CD,管口D端正下方直立一根劲度系数为k=100N/m的轻弹簧,弹簧一端固定,另一端恰好与管口D端平齐,一个质量为1kg的小球放在曲面AB上,现从距BC的高度为h=0.6m处静止释放小球,它与BC间的动摩擦因数
,小球进入管口C端时,它对上管壁有FN=2.5mg的作用力,通过CD后,在压缩弹簧过程中小球速度最大时弹簧弹性势能Ep=0.5J。取重力加速度g=10m/s2。求:
(1)小球在C处的速度大小;
(2)在压缩弹簧过程中小球的最大动能Ekm;
(3)小球最终停止的位置。
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(1)小球在C处的速度大小;
(2)在压缩弹簧过程中小球的最大动能Ekm;
(3)小球最终停止的位置。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2020/8/18/2530323074809856/2530389934874624/STEM/98ca4ba1-c746-4094-8d68-995049f9ca8a.png?resizew=181)
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