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如圖所示,半徑R=4m的光滑圓環豎直放置,A點為圓環的最低點,B為圓環的最高點,CDA為光滑斜面,CEA為光滑圓弧面。若斜面CDA長為0.3m,小球由靜止開始分別從C點沿光滑斜面CDA和圓弧面CEA滑至A點,時間分別為t1、t2,取重力加速度g=π2m/s2,試比較t1、t2的大小。

某同學的解題思路如下:

根據機械能守恒,由靜止開始分別從C點沿光滑斜面CDA和沿圓弧CEA滑至A點的速度大小相等,而沿斜面CDA滑下的路程較短,所用時間也較短,所以t1 < t2

你認為該同學的解法正確嗎?若正確,請計算出t1、t2的大。蝗舨徽_,指出錯誤處并通過計算說明理由。

 

【答案】

不正確

【解析】

試題分析:。    (1分)

由于小球沿圓弧CEA運動不是勻變速運動,不能僅根據末速度大小和路程來比較t1t2的大小。    (1分)

正確解:設圓弧的圓心為O,CDA斜面傾角為θ

則小球在斜面上的加速度a= =gsinθ          (1分)

2Rsinq = at12     (1分)

t1 =

代入數據得t1 = s =" 1.3s"                          (1分)

由于=,∠AOC= ×= 4.3° < 5°    (1分)

所以小球沿CEA運動可以看成單擺的簡諧運動

t2 =           (1分)

T= 2π    (1分)

t2 = 1s            (1分)

所以t1 > t2        (1分)

考點:簡諧運動的振幅、周期和頻率

點評:解決本題的關鍵知道圓弧CEA的運動不是勻變速運動,而是做單擺運動,根據單擺的周期公式可以求出它的運動時間.

 

練習冊系列答案
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(2005?廣東)如圖所示,半徑R=0.40m的光滑半圓環軌道處于豎直平面內,半圓環與粗糙的水平地面相切于圓環的端點A.一質量m=0.10kg的小球,以初速度v0=7.0m/s在水平地面上向左作加速度a=3.0m/s2的勻減速直線運動,運動4.0m后,沖上豎直半圓環,最后小球落在C點.求A、C間的距離(取重力加速度g=10m/s2).

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精英家教網如圖所示,半徑R=0.80m的
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光滑圓弧軌道豎直固定,過最低點的半徑OC處于豎直位置,其右方有底面半徑r=0.2m的轉筒,轉筒頂端與C等高,下部有一小孔,距頂端h=1m,轉筒的軸線與圓弧軌道在同一豎直平面內,開始時小孔也在這一平面內的圖示位置.現使一質量m=0.1kg的小物塊自A點由靜止開始下落后打在圓弧軌道上的B點但不反彈,在瞬間碰撞過程中,小物塊沿半徑方向的分速度立刻減為0,沿切線方向的分速度不變.此后,小物塊沿圓弧軌道滑下,到達C點時觸動光電裝置,使轉筒立刻以某一角速度勻速轉動起來,且小物塊最終正好進入小孔.已知A、B到圓心O的距離均為R,與水平方向的夾角均為θ=30°,不計空氣阻力,g取l0m/s2,求:
(1)小物塊剛下落到B點時,在與B點碰撞前的瞬時速度的大小;
(2)小物塊到達C點時對軌道的壓力大小 FC;
(3)轉筒軸線距C點的距離L;
(4)轉筒轉動的角速度ω.

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(2)小球經過C點時對環的作用力的大小和方向.

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,(sin37°=0,6,cos37°=0.8,g=l0m/s2),求:
(1)小物塊Q的質量m2;
(2)剪斷細線,物塊P第一次過M點的速度大;
(3)剪斷細線,物塊P第一次過M點后0.3s到達K點(未畫出),求MK間距大;
(4)物塊P在MN斜面上滑行的總路程.

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(2)BC段軌道的動摩擦因數為多少?

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