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如图所示,粗糙弧形轨道和两个光滑半圆轨道组成翘尾巴的S形轨道.光滑半圆轨道半径为...

如图所示,粗糙弧形轨道和两个光滑半圆轨道组成翘尾巴的S形轨道.光滑半圆轨道半径为R,两个光滑半圆轨道连接处CD之间留有很小空隙,刚好能够使小球通过,CD之间距离可忽略.粗糙弧形轨道最高点A与水平面上B点之间的高度为h.从A点静止释放一个可视为质点的小球,小球沿翘尾巴的S形轨道运动后从E点水平飞出,落到水平地面上,落点到与E点在同一竖直线上B点的距离为s.已知小球质量m,不计空气阻力,求:

1)小球从E点水平飞出时的速度大小;

2)小球运动到半圆轨道的B点时对轨道的压力;

3)小球沿翘尾巴S形轨道运动时克服摩擦力做的功.

 

(1)(2),方向竖直向下;(3) 【解析】试题分析:(1)小球从E点水平飞出做平抛运动,设小球从E点水平飞出时的速度大小为vE,由平抛运动规律得:s=vEt 4R=gt2 联立解得: (2)小球从B点运动到E点的过程,机械能守恒,根据机械能守恒定律得: mvB2=mg4R+m vE2 解得: 在B点,根据牛顿第二定律得: 得: 由牛顿第三定律可知小球运动到B点时对轨道的压力为,方向竖直向下 (3)设小球沿翘尾巴的S形轨道运动时克服摩擦力做的功为W,则 mg(h−4R)−W=m vE2 得W=mg(h−4R)− 考点:牛顿第二定律的应用;动能定理 【名师点睛】解决本题的关键理清运动的过程,把握每个过程和状态的规律,知道竖直平面内的圆周运动在最高点和最低点由合外力提供向心力,综合运用牛顿定律和动能定理进行解题。  
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考点分析:
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如图所示,半径R=0.8m的光滑圆弧轨道固定在水平地面上,O为该圆弧的圆心,轨道上方的A处有一个可视为质点的质量m=1kg的小物块,小物块由静止开始下落后恰好沿切线进入圆弧轨道.此后小物块将沿圆弧轨道下滑,已知AO连线与水平方向的夹角θ=45°,在轨道末端C点紧靠一质量M=3kg的长木板,木板上表面与圆弧轨道末端的切线相平,木板下表面与水平地面之间光滑,小物块与长木板间的动摩擦因数μ=0.3,g取10m/s2。求:

(1)小物块刚到达C点时的速度大小;

(2)小物块刚要到达圆弧轨道末端C点时对轨道的压力;

(3)要使小物块不滑出长木板,木板长度L至少为多少?

 

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如图所示,光滑的水平桌面上有一轻弹簧,左端固定在A点,水平桌面右侧有一竖直放置的光滑轨道MNP,其形状为半径R=0.8m的圆环剪去了左上角135°的圆弧,MN为其竖直直径,P点到桌面的竖直距离也是R。用质量m=0.2kg的物块将弹簧缓慢压缩到C点,弹簧和物块具有的弹性势能为Ep,释放后物块从桌面右边缘D点飞离桌面后,由P点沿圆轨道切线落入圆轨道。g=10m/s2,求:

(1)Ep的大小;

(2)判断m能否沿圆轨道到达M点。

 

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一质量为8.00×104 kg的太空飞船从其飞行轨道返回地面。飞船在离地面高度1.60×105 m处以7.5×103 m/s的速度进入大气层,逐渐减慢至速度为100 m/s时下落到地面。取地面为重力势能零点,在飞船下落过程中,重力加速度可视为常量,大小取为9.8 m/s2。(结果保留2位有效数字)

(1)分别求出该飞船着地前瞬间的机械能和它进入大气层时的机械能;

(2)求飞船从离地面高度600 m处至着地前瞬间的过程中克服阻力所做的功,已知飞船在该处的速度大小是其进入大气层时速度大小的2.0%。

 

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在某中学举办的头脑奥林匹克竞赛中,有一个叫做“保护鸡蛋”的竞赛项目,要求制作一个装置,让鸡蛋从两层楼的高度落到地面且不被摔坏:如果没有保护,鸡蛋最多只能从0.1m的高度落到地面而不被摔坏;有一位同学设计了如图所示的一个装置来保护鸡蛋,用AB两块较粗糙的夹板夹住鸡蛋,A夹板和B夹板与鸡蛋之间的摩擦力都为鸡蛋重力的5倍,现将该装置从距地面4m的高处落下,装置着地时间短且保持竖直不被弹起,g取10m/s2。求:

(1)如果鸡蛋不被摔坏,直接撞击地面速度最大不能超过多少?

(2)如果使用该装置,鸡蛋夹放的位置离装置下端的距离x至少为多少?(小数点后面保留两位数字)

 

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如图甲所示,一质量为m=1kg的物块静止在粗糙水平面上的A点,从t=0时刻开始,物块在受到按如图乙所示规律变化的水平力F作用下向右运动,第3s末物块运动到B点时速度刚好为0,第5s末物块刚好回到A点,已知物块与粗糙水平面之间的动摩擦因数μ=0.2,(g取10m/s2)求:

(1)AB间的距离;

(2)水平力F在5s时间内对物块所做的功。

 

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