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某游乐场过山车模型简化为如图5-3-19所示,光滑的过山车轨道位于竖直平面内,该轨道由一段斜轨道和与之相切的圆形轨道连接而成,圆形轨道的半径为R.可视为质点的过山车从斜轨道上某处由静止开始下滑,然后沿圆形轨道运动.

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(1)若要求过山车能通过圆形轨道最高点,则过山车初始位置相对于圆形轨道底部的高度h至少要多少?

(2)考虑到游客的安全,要求全过程游客受到的支持力不超过自身重力的7倍,过山车初始位置相对于圆形轨道底部的高度h不得超过多少?

 

2.5R 3R 【解析】 试题分析:(1)设过山车总质量为m0,从高度h1处开始下滑,恰能以v1过圆形轨道最高点,在圆形轨道最高点有: m0g= ① 运动过程机械能守恒: m0gh1=2m0gR+m0 ② 由①②式得:h1=2.5R 高度h至少要2.5R (2)设从高度h2处开始下滑,过圆形轨道最低点时速度为v2,游客受到的支持力最大是FN=7 mg 最低点时:FN-mg=m ③ 运动过程机械能守恒:mgh2=m ④ 由③ ④ 式得:h2=3R 高度h不得超过3R. 考点:本题考查机械能守恒、圆周运动。  
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考点分析:
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图甲为游乐园中空中飞椅的游戏设施,它的基本装置是将绳子上端固定在转盘的边缘上,绳子的下端连接座椅,人坐在座椅上随转盘旋转而在空中飞旋。若将人和座椅看成一个质点,则可简化为如图乙所示的物理模型,其中P为处于水平面内的转盘,可绕竖直转轴OO'转动,设绳长l=10m,质点的质量m=60kg,转盘静止时质点与转轴之间的距离d=4.0m,转盘逐渐加速转动,经过一段时间后质点与转盘一起做匀速圆周运动,此时绳与竖直方向的夹角θ=37º(不计空气阻力及绳重,且绳不可伸长,sin37º=0.6,cos37º=0.8)求质点与转盘一起做匀速圆周运动时

(1)绳子拉力的大小;(2)转盘角速度的大小。

 

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甲、乙都是使用电磁打点计时器验证机械能守恒定律的实验装置图。

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(1)较好的装置是      (填);

(2)某同学用关系式满分5 manfen5.com验证机械能是否守恒,他采用较好的装置进行实验,得到如图丙所示的一条完整纸带,将纸带上打出的第一个点标为A点,第二个点标为B点,后面依次类推,分别标为C、D、E、F、G、H、I,则在D点时重物运动的速度大小为     m/s。(计算结果保留两位有效数字)

 

(3)若当地重力加速度g=9.80m/s2,比较重物在AD间的势能变化Ep和动能变化E的大小关系为:Ek     Ep(填=),分析造成的原因是     

 

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纯电动概念车E1是中国馆的镇馆之宝之一。若E1概念车的总质量为920kg,在16s内从静止加速到100km/h(即27.8m/s),受到恒定的阻力为1500N,假设它做匀加速直线运动,其动力系统提供的牵引力为         N。当E1概念车以最高时速120km/h(即33.3m/s)做匀速直线运动时,其动力系统输出的功率为           kW。

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如图所示,长度为L=6m、倾角θ=30°的斜面AB,在斜面顶端B向左水平抛出小球1、同时在底端A正上方某高度处水平向右抛出小球2,小球2垂直撞在斜面上的位置P,小球1也同时落在P点,则两球平抛下落的高度为__________下落的时间为_______。(v1、v2为未知量)

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如图所示,在竖直平面内有一半径为R的圆弧轨道,半径OA水平、OB竖直,一个质量为m的小球自A的正上方P点由静止开始自由下落,小球沿轨道到达最高点B时恰好对轨道没有压力.已知AP=3R,重力加速度为g,则小球从P到B的运动过程中, 合外力做功___________小球克服摩擦力做功为________.

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