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標題: [【學科】] 【物理】高中物理-模考題 [打印本頁]

作者: 22169751 時間: 2016-9-15 13:19 標題: 【物理】高中物理-模考題

本帖最後由 22169751 於 2016-9-15 13:44 編輯

如圖所示，小球以初速度v0從光滑斜面底部向上滑，恰能到達最大高度h的斜面頂部。

下圖中A、B、C分別是軌道半徑大於h、小於h、等於h/2的光滑鉛直軌道，D是長為h/2的輕棒，E是長為h/2的輕繩，D、E的下段都固定一個可繞O點轉動的小球。在五個圖形中小球在底端時的初速率都為v0，則小球在這五種情況中能到達高度h的有幾種?(不考慮一切阻力)

A: (A)(D)

這題我看了詳解還是不懂
想請問一下用軌道或是輕棒或輕繩有差嗎
解答是說細繩的話，小球未達h，細繩張力即=0
難道輕棒就不會嗎?
不是應該5個選項都符合力學能守恆所以都能到h嗎?

順便再問一下關於同步衛星的觀念
同步衛星是高空中轉動週期與地球自轉週期相同的衛星
假設地球半徑=r，週期為t，同步衛星繞行半徑=R，週期為T
可列式得
$\frac{GM}{r^{2}}=\frac{4\pi ^{2}r}{t^{2}}$ ⇒ $t^{2}=\frac{4\pi ^{2}r^{3}}{GM}$
$\frac{GM}{R^{2}}=\frac{4\pi ^{2}R}{T^{2}}$ ⇒ $T^{2}=\frac{4\pi ^{2}R^{3}}{GM}$
若t=T，則r=R
可是實際上同步衛星並不會在地表處運轉啊
我的觀念哪裡有錯呢

以上求解說感恩

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作者: 33089939 時間: 2016-9-15 17:58

BCE上半部都少了正向力支撐繩子和棒子差在轉到上半部時會不會對轉軸施到力. 至於下面的因克３的關係週期不會相同而會隨著半徑作變化前提是等速圓周小的提供想法爾爾. 如有謬誤再請指教

作者: 27942579 時間: 2016-9-15 18:29

同步衛星的t跟地球的T不一樣吧?

T是自轉餒所以不行帶這個進去

作者: 33089939 時間: 2016-9-15 19:38

同步衛星的週期和地球自轉是一樣的哦. 同為一天. 繞在地球赤道上空繞著地球轉從地面觀察衛星是不會動的

作者: 23585407 時間: 2016-9-15 19:55

同步衛星從地球上看是不會動的

那代表自轉週期一定是跟地球一樣

作者: 39475494 時間: 2016-9-16 01:27

輕棒會頂球，所以不用出向心力（A同）
輕繩向心力不夠，還不到h就掉了（BC同）
人站在地表，怎麼不往地心掉？

作者: 39475494 時間: 2016-9-16 01:33

補充，BCE在最高點時，有水平方向的速度在
AD則是瞬間靜止

作者: 22169751 時間: 2016-9-16 14:32

還是不懂

作者: 39475494 時間: 2016-9-18 20:55

我不太想畫圖呀

球受兩個力
一個是重力，一個是碗(棒、繩)的力
重力往下，碗棒繩的力往圓心
但注意一點，棒子可以向圓心拉球，也可以往反方向推球，這是碗和繩做不到的

球在圓周上，有兩個加速度，一個是向心加速度，一個是切線加速度
向心加速度是因為速度方向改變而來的，切線加速度則會讓球愈來愈慢
而那兩個力，就是支持兩個加速度用的
比方 (B)(C)(E)，當球跑到某個高度的時候，碗繩剛好不用出力，重力負責提供兩個加速度用
這瞬間，就是球要離開碗的瞬間，或繩沒有張力的瞬間
下一瞬間，球就會離開圓的軌道，但這不是最高點，他的移動方向還不是水平，只是跟不上圓的軌道了
之後呢 ? 球拋物線的方式微微上去再掉下來，但過程中都存在固定的水平速度
所以最高點 h1 一定比 h 低 .... mgh = (1/2)m(v水平)^2 + mg(h1)
h > h1
如果是 (D)
同樣有一瞬間，棒不出力，重力一樣負責提供切和向心加速度
但下一瞬間，球不會離開圓軌道，因為棒子被強迫頂住球繼續逆時針往上轉
這時球的受力變成重力和棒頂，加速度一樣向心和切線
最高點呢 ? 最高點mgh = mgh1 ，這時速度為 0
(A) 的話h 高度不夠，所以根本沒有碗出力 = 0 的那一瞬間
最高點一樣 mgh = mgh1 ，這時速度為 0

人在地表之所以沒有往地心掉，因為地表出力擋住呀
你踩的地方，該處一樣施力稱住你的重量，這是正向力(並且是接觸力)
但同步衛星呢 ? 同步衛星地表沒有稱住
這兩個情況，地表的情況明明就多一個力施加其上
力學列出的式子怎麼會一樣呢 ?

作者: 39475494 時間: 2016-9-18 21:31

你們學力學
每個瞬間的位移、速度、加速度、受力大小和方向、能量變化
都要試著分析清楚呀

作者: 22169751 時間: 2016-9-18 23:05

怎麼判斷球在不同軌道中有無N=0的瞬間呢

作者: 39475494 時間: 2016-9-19 14:56

這就是你們要想的地方呀
重力固定值，固定向下方向
碗繩呢 ? 碗繩的作用就是讓球沿著圓周的軌道走
當向心的合力不夠的時候，他會自動產生向圓心的正向力補足向心力
輕棒呢 ? 它不但能在向心的合力不夠時，產生向圓心的力補足向心力
它在向心合力太多的時候，一樣可以產生反方向的力去抵消，讓球不會往內跑
這點是碗繩做不到的

再來，向心的合力夠不夠拿來當向心力 ? 這點決定 N = ?
也是你的問題的關鍵
這題球的力只受重力和碗繩的力
所以重力夠不夠拿來當向心力成了關鍵
球沒高過圓心時，球的向心力是↖，重力是↓
這表示重力不但不能當向心力，反而要 N 出更多的力去抵抗
讓 N - Wcosθ = 向心力 (向量的等式)
所以 (A) 不會有 N = 0 的瞬間
就算 (A) 到了最高點 h， v = 0 ，向心力 = 0， N 仍然要 = Wcosθ
而 Wsinθ 則讓球的切線速度愈來愈慢
而這也使得向心力會愈來愈小
球如果到了右上區 (B)(C)(E)
向心力的方向是↙，W 仍然↓
這時 N+Wcosθ = 向心力
愈上去，θ愈小，Wcosθ愈大，速度愈慢，向心力也愈小
當然就會有一瞬間 Wcosθ = 向心力，而 N = 0
你也可以想，如果球都沒脫離圓周
到 h 高度時
N + mgcosθ = 向心力 = 0
N 是負的
所以這過程中一定有一瞬間，mgcosθ = 向心力，然後球就離開圓軌了

輕棒就不一樣了，輕棒能提供負的 N
過程仍然 N = + → 0 → -
但可以不脫離圓軌到最高點 h

上面的θ是重力方向和向心方向取銳角

作者: 22169751 時間: 2016-9-20 18:09

本帖最後由 22169751 於 2016-9-20 18:27 編輯

(C)(E)
能完成圓周運動的最小速度
和能到達高度h的最小速度是不同意思
(D)2者相同是因為N可以=負值(無法脫離園軌道)

對?

作者: 39475494 時間: 2016-9-20 18:29

應該這樣說
(C)(E)
能完成圓周運動的最小速度Vk
和(C)(E)能到達高度h的最小速度是一樣的意思
但和這題的 V0 是不同意思
Vk > V0

而(D)能完成圓周運動的最小速度Vk = V0 是一樣的

作者: 22169751 時間: 2016-9-20 18:31

這題是因為要考慮到斜拋最高點

作者: 39475494 時間: 2016-9-20 18:51

其實沒那麼難啦
首先你要想到球有無內掉的可能
內掉了，一直有水平速度在，能量守恆，最高點到不了 h
然後再判斷誰會內掉
(D)不會(B)(C)(E)會

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