如图,在半径为 2.5m 的光滑圆环上切下一小段圆弧,放置…——2013 高考物理第 23 题答案解析

2013_上海卷

2013 上海 第 23 题 解答题 区分题
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23.如图,在半径为 2.5m 的光滑圆环上切下一小段圆弧,放置于竖直平面内,两端点距最低点高度差H为 1cm。将小环置于圆弧端点并从静止释放,小环运动到最低点所需的最短时间为 _s,在最低点处

的加速度为 $\mathrm { m } / \mathrm { s } ^ { 2 }$。(取 $g { = } 1 0 \mathrm { m } / \mathrm { s } ^ { 2 } )$

参考答案

$\frac { \pi } { 4 }$ 0.08

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完整解析 · 逐步详解

【答案】 $\frac { \pi } { 4 }$ 0.08

【解析】半径2.5m的光滑圆环切下小段圆弧,小环的运动可看做单摆运动,依据单摆周期公式$T = 2 \pi { \sqrt { \frac { l } { g } } } = 2 \pi { \sqrt { \frac { R } { g } } }$,由顶端到最低点时间为 $\frac { 1 } { 4 } T = \frac { \pi } { 2 } \sqrt { \frac { R } { g } } = \frac { \pi } { 4 }$。依据动能定理 $m g h = \frac { 1 } { 2 } m v$ 2计算速度v,依据圆周运动的向心加速度得出 $\alpha = \frac { \nu ^ { 2 } } { R } = \frac { 2 g h } { R } = 0 . 0 8 ~ \mathrm { m } / s ^ { 2 }$

【考点定位】单摆运动和圆周运动向心加速度

【名师点睛】此题考查了单摆的周期公式以及机械能守恒定律和向心加速度等知识点;本题的解题关键是将小环的运动等效成单摆运动,即可根据单摆的周期公式和机械能守恒等知识求解。

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