暂无2016高三海淀期末物理的详细信息,建议参考海淀区教育考试院发布的具体考试大纲。
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题目:
一个质量为$m$的小球,从半径为$R$的光滑圆弧轨道上由静止开始下滑,到达轨道底端时对轨道的压力恰好为零。求:
1.小球到达底端时的速度大小;
2.小球离开底端后在空中的运动时间。
分析:
1.小球从光滑圆弧轨道上由静止开始下滑,机械能守恒,根据机械能守恒定律列式求解。
2.小球离开底端后做平抛运动,根据平抛运动规律列式求解时间。
解答:
1.【分析】
根据机械能守恒定律列式求解小球到达底端时的速度大小。
【解答】
设小球到达底端时的速度大小为$v$,根据机械能守恒定律得:
$mgR = \frac{1}{2}mv^{2}$
解得:$v = \sqrt{2gR}$
根据牛顿第二定律得:
$F - mg = m\frac{v^{2}}{R}$
解得:$F = mg$
根据牛顿第三定律得:小球对轨道的压力为$mg$,恰好为零。
2.【分析】
小球离开底端后做平抛运动,根据平抛运动规律列式求解时间。
【解答】
小球离开底端后做平抛运动,竖直方向自由落体运动,水平方向匀速直线运动,根据运动学公式列式求解时间。
设小球离开底端后在空中运动的时间为$t$,则有:
水平方向:$x = v_{0}t$
竖直方向:$y = \frac{1}{2}gt^{2}$
其中$v_{0}$为离开底端时的速度大小,$R$为圆弧轨道的半径。
联立解得:$t = \sqrt{\frac{2R}{g}}$