高二物理鲁科选修有以下几个模块:
3-5:包括动量守恒定律及其应用、波粒二象性、原子结构、氢原子的能级结构、光的波粒二象性、原子核和放射性等章节。
选修2。具体来说,选修2包括振动和波、光学和原子物理部分的内容。
请注意,具体的课程安排和选修模块可能会因地区、学校和教学计划的不同而有所变化。你可以咨询你的学校教务部门了解更准确的课程信息。
问题:一个质量为m的小球,在光滑的水平面上以初速度v0开始运动,向右通过一个半径为R的圆形轨道。已知小球在轨道内侧运动时不会与轨道发生碰撞。求小球在轨道内侧运动时,到达最高点的速度大小。
答案:
根据动能定理和向心力公式,可以求出小球到达最高点的速度大小。
首先,小球在水平面上做匀速直线运动,其动能表达式为:
E_k = \frac{1}{2}mv_0^2
接下来,小球进入圆形轨道后,受到重力作用,做圆周运动。根据向心力公式,可以求出小球在圆形轨道上运动时受到的向心力大小:
F_{n} = mg\pi R
E_{k} = E_{k'} + mg\pi R(2R - R)
其中E_{k'}表示小球到达最高点时的动能。
将上述两个表达式带入方程中,可以得到:
E_{k'} = \frac{1}{2}mv_0^2 - mg\pi R(2R - R) = \frac{1}{2}mv_0^2 - \frac{3}{2}mgR\pi
mv_h^2 = mgR\pi + F_{n} = mgR\pi + mg\pi R = 2mg\pi R
其中v_h表示小球到达最高点时的速度大小。将上述两个表达式带入方程中,可以得到:
v_h = \sqrt{\frac{v_0^2}{2} + 4gR\pi}
所以,小球在圆形轨道内侧运动时,到达最高点的速度大小为v_h = \sqrt{\frac{v_0^2}{2} + 4gR\pi}。