高考物理變軌題型主要有以下幾種:
1. 圓周運動中的變軌問題:涉及離心運動、向心運動以及能量守恒等知識,常常結(jié)合天體運動考查。
2. 磁場中變軌問題:涉及磁場和電磁感應(yīng),通常需要運用物理規(guī)律解決。
3. 連接體中的變軌問題:這類問題通常涉及多物體系統(tǒng)運動,且涉及多個物理過程,需要仔細分析。
4. 碰撞中的變軌問題:碰撞問題通常涉及兩個物體,碰撞過程遵守能量守恒和動量守恒定律。
此外,還有平拋運動中的變軌問題、帶電粒子在電場中的變軌等等。這些題型都需要根據(jù)題目中的物理情境和物理過程,運用物理規(guī)律解決問題。
請注意,以上內(nèi)容僅供您參考,并不保證完全準(zhǔn)確。若您對高考物理變軌題型有更深入的了解需求,建議咨詢專業(yè)教師。
【原題】
豎直平面內(nèi)的圓弧軌道固定在水平地面上,直徑AB與水平軌道BC相切于B點,一質(zhì)量為m的小物塊從圓弧軌道頂端A點靜止釋放,滑下后從C點進入水平軌道,最后停在D點。已知圓弧軌道的半徑為R,物塊與軌道的動摩擦因數(shù)為μ,重力加速度為g。求:
(1)物塊在圓弧軌道上運動時對軌道的壓力;
(2)物塊在水平軌道上滑行的距離s。
【變式題目】
將上述問題中的“水平軌道BC”改為“粗糙斜面CD”,斜面與水平面相接于E點,其余條件不變。求:
(3)物塊經(jīng)過E點時對斜面的壓力;
(4)物塊在斜面上滑行的距離s′。
【解析】
(3)物塊經(jīng)過E點時對斜面的壓力為:$F_{N} = mg - F_{f}$,其中$F_{f}$為物塊對斜面的摩擦力,方向向上。根據(jù)牛頓第三定律可知,物塊對斜面的壓力大小為$mg - F_{f}$,方向豎直向下。
(4)物塊在斜面上滑行的距離為:$s^{\prime} = \frac{2R}{g}\sqrt{\frac{2(mg\mu + mg)}{\mu}}$。
【答案】
物塊在斜面上受到的滑動摩擦力為$f = \mu mg$,方向沿斜面向下。物塊經(jīng)過E點時速度為零,根據(jù)動能定理可得:$- \mu mg \cdot s^{\prime} = 0 - \frac{1}{2}mv^{2}$,其中$v$為物塊從A點釋放時的速度。又因為物塊從A點靜止釋放時受到的重力、支持力和摩擦力均不做功,所以有:$mgR = \frac{1}{2}mv^{2}$。聯(lián)立以上兩式可得:$s^{\prime} = \frac{2R}{g}\sqrt{\frac{2(mg\mu + mg)}{\mu}}$。