综合题13.0分
物理

如图甲所示,弯曲部分ABCD是两个半径相等的圆弧,中间的BC段是竖直的薄壁细圆管(细圆管内径略大于小球的直径),分别与上下圆弧轨道相切连接,BC段的长度L可作伸缩调节。下圆弧轨道与地面相切,其中DA分别是上下圆弧轨道的最高点与最低点,整个轨道固定在竖直平面内。一小球多次以某一速度从A点水平进入轨道而从D点水平飞出。今在AD两点各放一个压力传感器,测试小球对轨道AD两点的压力,计算出压力差ΔF。改变BC的长度L,重复上述实验,最后绘得的ΔFL图象如图乙所示。(不计一切摩擦阻力,g取10 m/s2)

24.某一次调节后,D点的离地高度为0.8 m,小球从D点飞出,落地点与D点的水平距离为2.4 m,求小球经过D点时的速度大小;

25.求小球的质量和弯曲圆弧轨道的半径。

第1小题正确答案及相关解析

正确答案

6 m/s

解析

小球在竖直方向做自由落体运动,有:HDgt2

在水平方向做匀速直线运动,有:xvDt

得:vD=6 m/s。

考查方向

本题主要考查了力学-平抛运动,机械能守恒。

解题思路

由平抛运动的规律求解

易错点

由图象纵截距求小球的质量m。根据图像的斜率、截距求出相关物理量,是图像问题中常用的数学方法。

第2小题正确答案及相关解析

正确答案

0.2 kg   0.4 m

解析

设轨道半径为rAD过程机械能守恒,有:

mvA2mvD2mg(2rL),        ①

A点:         ②

D点:       ③

由①②③式得:ΔFFAFD=6mg+2mg

由图象纵截距得:6mg=12 N,得m=0.2 kg,

L=0.5 m时,Δ

考查方向

本题主要考查了力学-平抛运动,机械能守恒。

解题思路

因为小球做曲线运动,所以,首先由机械能守恒、牛顿第二定理求出ΔF与L的关系,然后由图象纵截距求小球的质量m,进而求出r。

易错点

由图象纵截距求小球的质量m。根据图像的斜率、截距求出相关物理量,是图像问题中常用的数学方法。