如图,一半径为
的光滑四分之一圆弧轨道竖直放置,其末端A与一水平传送带相连,传送带以
的速度向右匀速转动(不计转轮大小),在传送带右端B的正下方有一水平放置的静止圆盘,在其右边缘C点固定一个高度不计且没有底的光滑小桶,传送带与圆盘直径
平行且传送带右端B与圆盘左边缘D点在同一竖直线上,其高度差为
。一质量为
的物块(可视为质点)从四分之一圆弧轨道上某处由静止滑下,无能量损失地滑上传送带后,先加速,经
与传送带共速,后经传送带右端B水平抛出,恰好落入小桶内,圆盘随即开始加速转动至角速度
后匀速转动,在此过程中,物块与圆盘始终保持相对静止。已知物块与传送带间的动摩擦因数为
,物块与圆盘间的动摩擦因数为
,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度大小取
。求:
(1)圆盘的半径R和物块经过A点时,对四分之一圆弧轨道的压力大小
;
(2)圆盘匀速转动时,小桶对物块的作用力大小F(结果可用分数表示);
(3)圆盘所在水平面与地面间的高度差为
,匀速转动时,若将小桶轻轻拿走,求物块落地点与圆盘圆心O的水平距离d。
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(1)圆盘的半径R和物块经过A点时,对四分之一圆弧轨道的压力大小
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(2)圆盘匀速转动时,小桶对物块的作用力大小F(结果可用分数表示);
(3)圆盘所在水平面与地面间的高度差为
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2023高一下·四川成都·期中 查看更多[3]
四川省成都蓉城联盟2022-2023学年高一下学期期中联考物理试题(已下线)专题五 圆周运动综合分析【精剖细解】-2023年新高三物理暑假新思路分段讲义(全国通用)(已下线)复习专题九 水平面、竖直面和斜面内的圆周运动-【精剖细解】2023年新高二物理暑假新思路分段讲义(全国通用)
更新时间:2023-04-27 13:34:39
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解答题
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较难
(0.4)
【推荐1】如图所示,质量
的一只长方体形空铁箱在水平拉力F作用下沿水平面向右匀加速运动,铁箱与水平面间的动摩擦因数
。有一质量
的小木块靠在铁箱后壁上,恰好能与铁箱保持相对静止而不下滑。木块距箱底的高度
,与铁箱内壁间的动摩擦因数
,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,g取
。求:
(1)铁箱对木块的弹力大小;
(2)水平拉力F的大小;
(3)当铁箱的速度为
时撞到障碍物,此时立即撤去力F且铁箱以原速率反弹。若木块恰好落到铁箱的右下角,则铁箱的长度是多少。
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(1)铁箱对木块的弹力大小;
(2)水平拉力F的大小;
(3)当铁箱的速度为
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较难
(0.4)
【推荐2】如图所示,电动机带动的水平传送带始终以
的速度顺时针转动,将一质量
的小滑块(可视为质点)轻轻地放在水平传送带的左端
点,在传送带的带动下,小滑块开始运动并最终从右端
点平抛出去,抛出后的小滑块恰好无碰撞地从
点进入光滑的圆弧轨道,之后又冲上一与圆弧轨道相切、动摩擦因数为
的粗糙斜面,在斜面上运动的最高点为
(未标出),当小滑块到达
点时,对其施加一外力,使小滑块在斜面上保持静止状态。
点位于传送带末端
点的正下方,且
的高度为
.
、
是圆弧轨道的两个端点,且
、
、
三点在同一水平面上,斜面足够长,与水平面的夹角为
,
,
,
,不计空气阻力。
(1)求为了传送小滑块,电动机多做的功为多少?
(2)求小滑块沿斜面上升的最大高度;
(3)将小滑块从
点释放后,若小滑块与斜面间的摩擦忽略不计,请判断能否从
点水平回到传送带上?若能,说明理由;若不能,请说明在保持传送带水平的情况下,传送带的位置如何调节才能让小滑块以水平速度正好返回传送带?
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(1)求为了传送小滑块,电动机多做的功为多少?
(2)求小滑块沿斜面上升的最大高度;
(3)将小滑块从
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较难
(0.4)
名校
【推荐3】如图所示,半径为R的
圆弧轨道固定在竖直平面内,O为圆轨道的圆心,D为圆轨道的最高点,圆轨道内壁光滑,圆轨道右侧的水平面BC与圆心O等高.质量为m的小球从离B点高度为h的A点处由静止开始下落,从B点进入圆轨道,小球能通过圆轨道的最高点,并且在最高点对轨道的压力大小不超过3mg.现由物理知识推知,小球下落高度h与圆轨道半径R及小球经过D点时的速度
之间的关系为
. (g为重力加速度,不计空气阻力)
(1)求高度h应满足的条件;
(2)通过计算说明小球从D点飞出后能否落在水平面BC上,若不能说明理由:若能,求落点与B点水平距离的范围.
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/8b2a698891d42c70b597f0da4f215f09.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/f695205ce07a9960cb486942e46b1121.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/b5541de90404b9ee6f52c4c7ac9382de.png)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2024/1/19/efcc95f7-2bff-45d2-b1d6-8d418f322b53.png?resizew=326)
(1)求高度h应满足的条件;
(2)通过计算说明小球从D点飞出后能否落在水平面BC上,若不能说明理由:若能,求落点与B点水平距离的范围.
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较难
(0.4)
名校
【推荐1】如图在水平圆盘上放有质量分别为m、m、2m的可视为质点的三个物体A、B、C,圆盘可绕垂直圆盘的中心轴OO′转动。三个物体与圆盘的滑动摩擦因数相同为μ,最大静摩擦力认为等于滑动摩擦力。三个物体与轴O共线且OA=OB=BC=r,现将三个物体用轻质细线相连,保持细线伸直且恰无张力。当圆盘从静止开始转动,角速度极其缓慢地增大,ABC均未相对圆盘滑动,则对于这个过程中
(1)当角速度ω1多大时,物体B和物体C之间的绳上恰好有张力?
(2)当角速度ω2多大时,物体A和物体B之间的绳上恰好有张力?
(3)当角速度ω3多大时,物体A受到的静摩擦力为零?
(4)试定量画出物体A所受静摩擦力大小fA随圆盘缓慢增加的角速度平方ω2的图像。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2021/2/1/2648540133376000/2648754010365952/STEM/eb0fc41619c0419ab5fe887dedf18477.png?resizew=173)
(1)当角速度ω1多大时,物体B和物体C之间的绳上恰好有张力?
(2)当角速度ω2多大时,物体A和物体B之间的绳上恰好有张力?
(3)当角速度ω3多大时,物体A受到的静摩擦力为零?
(4)试定量画出物体A所受静摩擦力大小fA随圆盘缓慢增加的角速度平方ω2的图像。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2021/2/1/2648540133376000/2648754010365952/STEM/eb0fc41619c0419ab5fe887dedf18477.png?resizew=173)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2021/2/1/2648540133376000/2648754010365952/STEM/e4de07a778dc42c792271a2ce760e55b.png?resizew=265)
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较难
(0.4)
名校
【推荐2】如图所示,在匀速转动的水平盘上,沿半径方向放着用细线相连的质量均为m的两个物体A和B,它们分居圆心两侧,与圆心距离分别为
,
,与盘间的动摩擦因数μ相同,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,当圆盘转速缓慢增大
(1)圆盘角速度多大时,绳子中开始出现拉力;
(2)圆盘角速度多大时,物块A不受圆盘的摩擦力;
(3)圆盘角速度多大时,A、B相对圆盘发生滑动。
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/0e85a45bb83248b00fe005b22580f47c.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/8b92803dc6b4812d90c9a88666893413.png)
(1)圆盘角速度多大时,绳子中开始出现拉力;
(2)圆盘角速度多大时,物块A不受圆盘的摩擦力;
(3)圆盘角速度多大时,A、B相对圆盘发生滑动。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2021/8/18/2788622554701824/2789091112312832/STEM/c4f7be3c-0e64-4056-8cd2-90783e2379f0.png?resizew=295)
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较难
(0.4)
【推荐3】一圆盘可以绕其竖直轴在水平面内转动,甲、乙物体的质量分别是M和m,它们与圆盘之间的最大静摩擦力均为正压力的μ倍,两物体用一根长R+r的轻绳连在一起,绳能承受的张力足够大,甲(M)的转动半径为R,乙(m)的转动半径为r,且R<r,如图所示,求:
(1)求绳中无张力的最大角速度ω1;
(2)令ω2>ω1,求圆盘转动角速度为ω2时,甲所受静摩擦力f;
(3)若M=0.5kg,R=0.1m,m=0.2kg,r=0.5m,μ=0.2,写出甲所受静摩擦力f随角速度平方ω2变化的函数表达式,并画出图象。
(1)求绳中无张力的最大角速度ω1;
(2)令ω2>ω1,求圆盘转动角速度为ω2时,甲所受静摩擦力f;
(3)若M=0.5kg,R=0.1m,m=0.2kg,r=0.5m,μ=0.2,写出甲所受静摩擦力f随角速度平方ω2变化的函数表达式,并画出图象。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2021/3/4/2670463313584128/2670479033532416/STEM/5ec9f2f0-683f-49b0-9f2c-9dd264014d9a.png)
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(0.4)
【推荐1】如图所示,三个质量均为m的小物块A、B、C,放置在一端带有挡板的足够长的倾角为θ=30o的固定斜面上,A紧靠挡板,一劲度系数为k的轻弹簧将A、B连接,开始时弹簧处于原长,B、C恰能保持静止。现使C获得一初速度v0使其沿斜面向下运动,一段时间后B、C发生碰撞并一块沿斜面向下运动,又经过一段时间A离开挡板,最终三物块都停止运动。已知A、B、C与斜面间的动摩擦因数相同,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,弹簧始终在弹性限度内。(弹簧的弹性势能可表示为:
,k为弹簧的劲度系数,x为弹簧的形变量)
(1)求B、C沿斜面向下移动的最大距离
和B、C分离时B的动能
;
(2)为保证A能离开挡板,求C的初速度的最小值vmin;
(3)若三物块都停止时B、C间的距离为
,且此时弹簧处于原长,求C开始下滑时的初速度;
(4)请在所给坐标系中,画出第(3)问中C沿斜面向上运动过程中加速度a随位移x变化的图像,并在坐标轴上标出开始运动和停止运动时的a、x值(用k、m、g表示),不要求推导过程。以C开始向上运动的位置为坐标原点,沿斜面向上为正方向。
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/7bdb8126d7c8480b83e411d7ca2b38f9.png)
(1)求B、C沿斜面向下移动的最大距离
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/79b752f0f189e5d8666daea73e145dff.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/8b15fa17c704f1988d059ba69a7ce304.png)
(2)为保证A能离开挡板,求C的初速度的最小值vmin;
(3)若三物块都停止时B、C间的距离为
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/d2c8dfc347b673e620dae35400a5daa1.png)
(4)请在所给坐标系中,画出第(3)问中C沿斜面向上运动过程中加速度a随位移x变化的图像,并在坐标轴上标出开始运动和停止运动时的a、x值(用k、m、g表示),不要求推导过程。以C开始向上运动的位置为坐标原点,沿斜面向上为正方向。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2024/4/4/10d33e5a-7c9f-4c54-9c5a-32a720cbb183.png?resizew=414)
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(0.4)
名校
【推荐2】如图所示,BCDG是光滑绝缘的
圆形轨道,位于竖直平面内,轨道半径为R,下端与水平绝缘轨道在B点平滑连接,整个轨道处在水平向左的匀强电场中。现有一质量为m、带正电的小滑块(可视为质点)置于水平轨道上,滑块受到的电场力大小为
mg,滑块与水平轨道间的动摩擦因数为0.5,重力加速度为g。
(1)若滑块从水平轨道上距离B点s=3R的A点由静止释放,滑块到达B点时速度为多大;
(2)在(1)的情况下,求滑块到达C点时轨道受到的作用力;
(3)改变s的大小,使滑块恰好始终沿轨道滑行,且从G点飞出轨道,求滑块在圆轨道上滑行过程中的最小速度大小。
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/8b2a698891d42c70b597f0da4f215f09.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/8b2a698891d42c70b597f0da4f215f09.png)
(1)若滑块从水平轨道上距离B点s=3R的A点由静止释放,滑块到达B点时速度为多大;
(2)在(1)的情况下,求滑块到达C点时轨道受到的作用力;
(3)改变s的大小,使滑块恰好始终沿轨道滑行,且从G点飞出轨道,求滑块在圆轨道上滑行过程中的最小速度大小。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/8/25/323c628e-6d63-437d-95c4-098fff2362f5.png?resizew=311)
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