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,B、C、D分别是三个圆形轨道的最低点,B、C间距与C、D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,A、B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,B、C间距应是多少;
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的距离。
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,由牛顿运动定律有又因为地球上的物体的重力约等于万有引力,有由以上两式得
(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)
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=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。
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=?
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M和R(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)
(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。
(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。