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过山车是游乐场中常见的设施。下图是一种过山车的简易模型,它由水平轨道和在竖直平面...

过山车是游乐场中常见的设施。下图是一种过山车的简易模型,它由水平轨道和在竖直平面内的三个圆形轨道组成,BCD分别是三个圆形轨道的最低点,BC间距与CD间距相等,半径R1=2.0m、R2=1.4m。一个质量为m=1.0kg的小球(视为质点),从轨道的左侧A点以v0=12.0m/s的初速度沿轨道向右运动,AB间距L1=6.0mm。小球与水平轨道间的动摩擦因数μ=0.2,圆形轨道是光滑的。假设水平轨道足够长,圆形轨道间不相互重叠。重力加速度取g=10m/s2,计算结果保留小数点后一位数字。试求

⑴小球在经过第一个圆形轨道的最高点时,轨道对小球作用力的大小;

⑵如果小球恰能通过第二圆形轨道,BC间距说明: 6ec8aac122bd4f6e应是多少;

⑶在满足(2)的条件下,如果要使小球不能脱离轨道,在第三个圆形轨道的设计中,半径R3应满足的条件;

⑷小球最终停留点与起点说明: 6ec8aac122bd4f6e的距离。

说明: 6ec8aac122bd4f6e

 

(1)10.0N;(2)12.5m(3) 当时, ;当时,   【解析】(1)设小于经过第一个圆轨道的最高点时的速度为v1根据动能定理              ①    小球在最高点受到重力mg和轨道对它的作用力F,根据牛顿第二定律                                         ② 由①②得                                   ③ (2)设小球在第二个圆轨道的最高点的速度为v2,由题意                                            ④                    ⑤ 由④⑤得                                         ⑥ (3)要保证小球不脱离轨道,可分两种情况进行讨论: I.轨道半径较小时,小球恰能通过第三个圆轨道,设在最高点的速度为v3,应满足                                      ⑦                           ⑧ 由⑥⑦⑧得            II.轨道半径较大时,小球上升的最大高度为R3,根据动能定理 解得                   为了保证圆轨道不重叠,R3最大值应满足 解得               R3= 27.9m 综合I、II,要使小球不脱离轨道,则第三个圆轨道的半径须满足下面的条件                   或               当时,小球最终焦停留点与起始点A的距离为L′,则                  当时,小球最终焦停留点与起始点A的距离为L〞,则
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考点分析:
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已知万有引力常量为G,地球半径为R,同步卫星距地面的高度为h,地球的自转周期为T,地球表面的重力加速度为g。某同学根据以上条件,提出一种估算地球赤道表面的物体随地球自转的线速度大小的方法:地球赤道表面的物体随地球作圆周运动,由牛顿运动定律有6ec8aac122bd4f6e又因为地球上的物体的重力约等于万有引力,有6ec8aac122bd4f6e由以上两式得6ec8aac122bd4f6e 

(1)请判断上面的结果是否正确。如不正确,说明理由并给出正确的解法和结果。

⑵由题目给出的条件还可以估算出哪些物理量?(要有估算过程)

 

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在游乐节目中,选手需要借助悬挂在高处的绳飞越到水面的浮台上,小明和小阳观看后对此进行了讨论。如图所示,他们将选手简化为质量m=60kg的指点, 选手抓住绳由静止开始摆动,此时绳与竖直方向夹角6ec8aac122bd4f6e=530,绳的悬挂点O距水面的高度为H=3m.不考虑空气阻力和绳的质量,浮台露出水面的高度不计,水足够深。取重力加速度g=10m/s2,sin53°=0.8,cos53°=0.6

⑴求选手摆到最低点时对绳拉力的大小F;

⑵若选手摆到最低点时松手, 小明认为绳越长,在浮台上的落点距岸边越远;小阳认为绳越短,落点距岸边越远,请通过推算说明你的观点。

说明: 6ec8aac122bd4f6e

 

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如图所示,从H=45m高处水平抛出的小球,除受重力外,还

受到水平风力作用,假设风力大小恒为小球重力的0.2倍,g=10m/s2。问:

(1)有水平风力与无风时相比较,小球在空中的飞行时间是否相同?如

不相同,说明理由;如果相同,求出这段时间?

(2) 为使小球能垂直于地面着地, 水平抛出的初速度v0=?

说明: 6ec8aac122bd4f6e

 

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一艘宇宙飞船飞近某一新发现的行星,并进入靠近该行星表面的圆形轨道绕行数圈后,着陆在该行星上,宇宙飞船上备有以下实验仪器:

(A)弹簧秤一个;(B)精确秒表一只;(C)天平一台(附砝码一套);(D)物体一个。

为测定该行星的质量M和半径R,宇航员在绕行及着陆后各进行了一次测量,依据测量数据可以求出MR(已知万有引力恒量G).

①绕行时测量所用的仪器为_____(用仪器的字母序号表示),所测物理量为___    

②着陆后测量所用的仪器为          (用仪器的字母序号表示),所测物理量为_____________________________________.

③该星球质量M=_______       _____;该星球半径R=_____           _______(用

测量数据表示)

 

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(1)如图所示,有人对“利用频闪照相研究平抛运动规律”装置进行了改变,在装置两侧都装上完全相同的斜槽A、B,但位置有一定高度差,白色与黑色的两个相同的小球都由斜槽某位置静止开始释放。实验后对照片做一定处理并建立直角坐标系,得到如图所示的部分小球位置示意图。

说明: 6ec8aac122bd4f6e

说明: 6ec8aac122bd4f6e

(1)观察改进后的实验装置可以发现,斜槽末端都接有一小段水平槽,这样做的目的是                    

(2)(多选题)根据部分小球位置示意图,下列说法正确的是             

A.闪光间隔为0.1s

B.A球抛出点坐标(0,0)

C.B球抛出点坐标(0.95,0.50)

D.两小球是从斜槽的相同位置被静止释放的

(3)若两球在实验中于图中C位置发生碰撞,则可知两小球释放的时间差约为      s。

 

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