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20.如圖,地面上有一質量為M的大圓環固定在豎直面內,一個質量為m的小圓環在大圓環中從大圓環的頂部自靜止下落,忽略摩擦阻力,則在運動過程中的某一時刻(  )
A.小圓環的加速度可以為零B.小圓環受到的合力可能為零
C.大圓環對小圓環的作用力可能為零D.大圓環對地面的壓力可能為零

分析 先分析小圓環的受力和運動的特點,然后結合牛頓第二定律和向心力的特點分析即可.

解答 解:A、小圓環在大圓環中從大圓環的頂部自靜止下落,由于忽略了阻力,結合機械能守恒定律可知,小圓環能夠恰好再返回最高點,且回到最高點的速度恰好為0.此時小圓環可能會停在最高點,則停止后的加速度為0.故A正確;
B、小圓環返回最高點后在最高點停止時,加速度為0,受到的合外力為0.故B正確;
C、設小圓環在與過圓心的豎直半徑成θ角處對軌道的壓力為0,此刻速度為v
則在此處有:mgcosθ-N=m$\frac{{v}^{2}}{R}$  ①
小圓環對軌道的壓力為0,即  N=0  ②
又據機械能守恒定律:mgR(1-cosθ)=$\frac{1}{2}m{v}^{2}$  ③
聯解①②③得:cosθ=$\frac{2}{3}$
即:θ=arccos$\frac{2}{3}$         
當小圓環滑至與大圓環球心連線與豎直方向成cos-1$\frac{2}{3}$角的位置時對軌道的壓力為0.故C正確;
D、由C的分析可知,當小圓環沒有到達與大圓環的圓心等高處時,對大圓環的壓力為0,此后,隨小圓環速度的增大,需要的向心力增大,則大圓環對小圓環的作用力的方向指向圓心,對小圓環的作用力中,存在向下的分力,所以此時小圓環對大圓環的分力有向上的作用,所以小圓環的質量足夠大時,大圓環對地面的壓力可能為零.故D正確.
故選:ABCD

點評 該題考查豎直平面內的圓周運動,在該題中盡管小圓環開始的初速度是0,但是在運動的過程中由于 小圓環沒有到達與大圓環的圓心等高處時,對大圓環的壓力為0,所以在隨后的運動中,小圓環對大圓環的分力有向上的作用.這是解答該題的關鍵.

練習冊系列答案
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科目:高中物理 來源: 題型:解答題

10.如圖,一水平傳送帶以4.0m/s的速度順時針傳送,水平部分長L=5.0m,其右端與一傾角為θ=37°的斜面平滑相連,已知物塊與斜面的動摩擦因素為μ1=0.5.現有一可視為質點的物塊無初速地放在傳送帶最左端,已知物塊與傳送帶間的動摩擦因素為μ2=0.2.(假設物塊在水平面和斜面的轉折處物塊的速度大小不改變).
(1)試求物塊從傳送帶最左端到達最右端所需要的時間是多少?
(2)物塊沖上斜面后,在斜面上向上滑行的加速度的大小?
(3)物塊沖上斜面后,在斜面上能向上滑行的最遠距離是多少?

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科目:高中物理 來源: 題型:解答題

11.如圖,質量為2kg的物塊,靜止在斜角為37°的固定斜面低端,現在物體上施加一個大小為30N的水平恒力物體沿斜面向上滑,已知斜面與物塊之間的摩擦系數μ=0.25,已知物塊滑倒斜面頂端時的速度4m/s,求:斜面長度.

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科目:高中物理 來源: 題型:解答題

8.傳送帶以恒定速度v=4m/s順時針運行,傳送帶與水平面的夾角θ=37°,物塊與傳送帶之間的動摩擦因數μ=0.5,設最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,g取10m/s2,已知sin37°=0.6,cos37°=0.8.現將質量m=2kg的小物塊輕放在其底端(小物塊可看成質點),平臺上的人通過一根輕繩用恒力F=20N拉小物塊,若在物塊與傳送帶達到同速瞬間撤去恒力F,求物塊從低端到達離地面高為H=1.8m的平臺上所用的時間.

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科目:高中物理 來源: 題型:解答題

15.用如圖1所示的實驗裝置驗證機械能守恒定律.實驗所用的電源為學生電源,輸出電壓為6V的交流電和直流電兩種.重錘從高處由靜止開始下落,重錘上拖著的紙帶打出一系列的點,對紙帶上的點痕進行測量,即驗證機械能守恒定律.

(1)下面列舉了該實驗的幾個操作步驟:
A.按照圖1示的裝置安裝器件;
B.將打點計時器接到電源的“直流輸出”上;
C.用天平測出重錘的質量;
D.釋放懸掛紙帶的夾子,同時接通電源開關打出一條紙帶;
E.測量紙帶上某些點間的距離;
F.根據測量的結果計算重錘下落過程中減少的重力勢能是否等于增加的動能.
其中沒有必要進行的或者操作不當的步驟是BCD(將其選項對應的字母填在橫線處)
(2)若所用的重物的質量為1.0kg,打點計時器所用的電源頻率為50Hz,打下的紙帶如圖2所示(圖中的數據為從起始點0到該點的距離),則在打B點時,重物的動能EkB=0.31J從開始下落到打B點時,重物的重力勢能減小量是0.32J (取兩位有效數字).
(3)在本實驗中發現,重錘減小的重力勢能總是大于(填“大于”或“小于”)重錘增加的動能,主要是因為在重錘下落過程中存在著阻力的作用,為了測量定阻力的大小,可算出紙帶各點對應的速度,并作V2n-hn圖象,如圖3所示,若重物質量用m表示,直線斜率為K,則可測量出阻力大小為$mg-\frac{mk}{2}$.

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科目:高中物理 來源: 題型:填空題

5.探究陰極射線管在磁場中的偏轉實驗中,將陰極射線管的兩極與高壓電源相連,陰極發出高速電子束.從熒光屏上可以觀察到電子運動的軌跡:不加磁場時,電子束沿直線 前進;如果把蹄形磁鐵移近陰極射線管,將觀察到電子束在磁場中發生偏轉,如果改變磁鐵的方向,電子束的偏轉方向會隨著發生改變.

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科目:高中物理 來源: 題型:多選題

12.如圖所示,在斜面頂端先后水平拋出同一小球,第一次小球落到斜面中點,第二次小球落到斜面底端,從拋出到落至斜面上(忽略空氣阻力)(  )
A.兩次小球拋出時初速度之比v01:v02=1:$\sqrt{2}$
B.兩次小球拋出時初速度之比v01:v02=1:2
C.小球落到斜面上的速度方向兩次相同
D.小球落到斜面上的速度方向兩次不同

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科目:高中物理 來源: 題型:解答題

9.在探究加速度與力、質量關系的實驗中,某同學組裝了如圖甲所示的裝置.
(1)該裝置還需要做的調整是細線與木板不平行,打點計時器使用直流電源(至少寫出兩項);
(2)試驗中,為了保證砝碼盤和砝碼所受的總重力近似等于使小車做勻加速運動的拉力,砝碼盤和砝碼的總質量m與小車和車上砝碼的總質量M之間應滿足的條件是m<<M;
(3)裝置調整正確后進行實驗,為了直觀地判斷出加速度a與小車總質量M的關系,應作出a與$\frac{1}{M}$(選填“M”或“$\frac{1}{M}$”)的關系圖象;
(4)如圖乙為某次實驗得到的紙帶(相鄰計數點間還有四個打點未畫出),打點計時器的打點周期為0.02s,則打B點時小車的速度為0.43m/s,小車的加速度大小為0.84m/s2(結果保留兩位有效數字)

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科目:高中物理 來源: 題型:多選題

10.某靜電場中的電場線如圖所示,帶電粒子在電場中僅受電場力作用,其運動軌跡如圖中虛線所示,由M運動到N,以下說法正確的是(  )
A.粒子必定帶正電荷
B.由于M點沒有電場線,粒子在M點不受電場力的作用
C.粒子在M點的加速度小于它在N點的加速度
D.粒子在M點的動能小于在N點的動能

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