水平地面上有一个半径为R的圆形跑道,高为h的平台边缘上P点在地面上P′点的正上方,P′与跑道圆心O的距离为L(L>R),P′AOC各点均在同一水平直线上,如图所示.一辆小车以速率 v在跑道上顺时针运动,已知重力加速度为g,空气阻力不计,小沙袋、小车均可视为质点.则
(1)若从P点水平抛出小沙袋,使其落入小车中,小沙袋被抛出时的初速度应满足什么条件?
(2)若小车经过跑道上A点时(∠AOB=90°),现从P点瞄准B点以某一水平初速度抛出小沙袋,使其落入小车中,则小沙袋被抛出时的初速度V
1应满足什么条件?小车的速率 v应满足什么条件?
考点分析:
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“神舟”六号载人飞船在空中环绕地球做匀速圆周运动,某次经过赤道的正上空时,对应的经度为θ
1(实际为西经157.5°),飞船绕地球转一圈后,又经过赤道的正上空,此时对应的经度为θ
2(实际为西经180°).已知地球半径为R,地球表面的重力加速度为g,地球自转的周期为T
.求飞船运行的圆周轨道离地面高度h的表达式.(用θ
1、θ
2、T
、g和R表示).
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如图所示,货车正在以a
1=0.1m/s
2的加速度启动.同时,一只壁虎以v
2=0.2m/s的速度在货车侧壁上向上匀速爬行.试求:
(1)经过2s时,地面上的人看到壁虎的速度大小和方向;
(2)经过2s的时间壁虎相对于地发生的位移大小;
(3)壁虎相对于地面做直线运动还是曲线运动?(说明理由)
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有一辆质量为1.2t的小汽车驶上半径为50m的圆弧形拱桥.问:
(1)汽车到达桥顶的速度为10m/s时对桥的压力是多大?
(2)汽车以多大的速度经过桥顶时恰好对桥没有压力作用而腾空?
(3)设想拱桥的半径增大到与地球半径一样,那么汽车要在这样的桥面上腾空,速度要多大?(重力加速度g取10m/s
2,地球半径R取6.4×10
3km)
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如图甲所示是一个研究向心力与哪些因素有关的DIS实验装置的示意图,其中做匀速圆周运动的圆柱体的质量为m,放置在未画出的圆盘上.圆周轨道的半径为r,力电传感器测定的是向心力,光电传感器测定的是圆柱体的线速度,以下是所得数据和图乙所示的F-v
2,F-v,F-v
3三个图象:(计算时保留两位有效数字)
v/m•s-1 | 1 | 1.5 | 2 | 2.5 | 3 |
F/N | 0.88 | 2 | 3.5 | 5.5 | 7.9 |
(1)数据表和图乙的三个图象,是在用实验探究向心力F和圆柱体线速度v的关系时,并保持圆柱体质量不变,半径r=0.1m的条件下得到的.研究图象后,可得出向心力F和圆柱体速度v的关系是
.
(2)根据你已经学习过的向心力公式以及上面的图线和数字可以推算出,本实验中圆柱体的质量为
.
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在“探究平抛运动的运动规律”的实验中,可以描绘出小球平抛运动的轨迹,实验简要步骤如下:
A.让小球多次从同一位置上滚下,记下小球碰到铅笔笔尖的一系列位置.
B.按图安装好器材,注意调节斜槽末端水平,记下平抛初位置O点和过O点的竖直线.
C.取下白纸,以O为原点,以竖直线为y轴建立坐标系,用平滑曲线画平抛运动物体的轨迹.
(1)上述实验步骤的合理顺序是
.
(2)在记录小球轨迹的白纸上,记录了竖直向下的y轴方向和水平x轴方向以及轨迹上三个点A、B、C的位置,如图所示.测量A、B和B、C间水平距离x
AB=x
BC=15cm,竖直方向的距离y
AB=15cm,y
BC=25cm.由此可以计算出小球做平抛运动的初速度大小v
=
m/s.小球通过B点的瞬时速度的大小v
B=
m/s.(取g=10m/s
2)
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