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为了研究过山车的原理,某物理小组提出了下列的设想:取一个与水平方向夹角为θ=53...

为了研究过山车的原理,某物理小组提出了下列的设想:取一个与水平方向夹角为θ=53°,长为L1=7.5m的倾斜轨道AB,通过微小圆弧与足够长的光滑水平轨道BC相连,然后在C处连接一个竖直的光滑圆轨道.如图所示.高为h=0.8m光滑的平台上有一根轻质弹簧,一端被固定在左面的墙上,另一端通过一个可视为质点的质量m=1kg的小球紧压弹簧,现由静止释放小球,物块离开台面时已离开弹簧,到达A点时速度方向恰沿AB方向,并沿倾斜轨道滑下.已知小物块与AB间的动摩擦因数为μ=0.5g10m/s2sin53°=0.8.求:

1)弹簧被压缩时的弹性势能;

2)小球到达C点时速度vC的大小;

3)小球浸入圆轨道后,要使小球不脱离轨道,则竖直圆弧轨道的半径R应该满足什么条件.

 

(1)4.5J(2)10m/s(3)R≥5m或0<R≤2m 【解析】试题分析:根据小球在A点的速度方向,由平抛运动规律根据竖直高度得到竖直分速度,从而得到离开平台时的速度,然后对小球在平台上的运动应用动能定理即可求解;对小球从A到C应用动能定理求解;通过小球不脱离轨道得到小球的运动状况,然后应用机械能守恒求解. (1)小球离开台面到达A点的过程做平抛运动,故有, 小球在平台上运动,只有弹簧弹力做功,故由动能定理可得:弹簧被压缩时的弹性势能为: ; (2)小球在A处的速度为: ; 小球从A到C的运动过程只有重力、摩擦力做功,故由动能定理可得 解得: ; (3)小球进入圆轨道后,要使小球不脱离轨道,即小球能通过圆轨道最高点,或小球能在圆轨道上到达的最大高度小于半径; 那么对小球能通过最高点时,在最高点应用牛顿第二定律可得: ; 对小球从C到最高点应用机械能守恒可得 解得: ; 对小球能在圆轨道上到达的最大高度小于半径的情况应用机械能守恒可得: ,解得: ; 故小球进入圆轨道后,要使小球不脱离轨道,则竖直圆弧轨道的半径R≥5m或0<R≤2m;  
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考点分析:
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如图所示装置可绕竖直轴O′O转动,可视为质点的小球A于两细线连接后分别系于BC两点,当细线AB沿水平方向绷直时,细线AC与竖直方向的夹角θ=53°.已知小球的质量m=1kg,细线ACL=3m.(重力加速度取g=10m/s2sin53°=0.8

1)若装置匀速转动时,细线AB刚好被拉至成水平状态,求此时的角速度ω1

2)若装置匀速转动的角速度ω2=rad/s,求细线ABAC上的张力大小TABTAC

 

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据报道,科学家们在距离地球20万光年外发现了首颗系外宜居行星.假设该行星质量约为地球质量的6倍,半径约为地球半径的2倍.若某人在地球表面能举起60kg的物体,试求:

1)人在这个行星表面能举起的物体的质量为多少?

2)这个行星的第一宇宙速度是地球第一宇宙速度的多少倍?

 

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飞机离地面高度为H=720m,飞机的水平飞行速度为v1=100m/s,追击一辆速度为v2=30m/s同向行驶的汽车,不考虑空气阻力,g10m/s2,求:

1)炸弹从投出到落地所需的时间是多少?

2)欲使炸弹击中汽车,飞机应在距离汽车的水平距离多远处投弹?

 

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如图1所示为探究功与速度变化的关系的实验装置.图中小车在一条橡皮筋作用下弹出,这时,橡皮筋对小车做的功记为W.再用2条、3相同的橡皮筋并在一起进行实验.每次实验中小车获得的速度由打出的纸带算出.

 

(1)为了平衡小车受到的摩擦力,木板应_______(填水平倾斜)放置;

(2)判断摩擦阻力已被平衡的方法是_______

A.释放小车后,小车能够运动

B.轻推一下小车,小车能够匀速运动

C.释放小车后,拖着纸带的小车能够运动

D.轻推一下小车,拖着纸带的小车能够匀速运动

(3)实验中_______ (填需要不需要)测出一条橡皮筋对小车做功W的数值.

(4)在正确操作情况下,打在纸带上的点,并不都是均匀的,为了测量小车获得的速度,应选用图2纸带的_______部分进行测量(选填“AD”、“DG”“GK”).

 

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研究平抛物体运动的实验中(如图1),通过描点画出平抛小球的运动轨迹.

1)以下是实验过程中的一些做法,其中合理的有_______

A.选取的斜槽轨道要表面光滑

B.每次小球应从同一高度由静止释放

C.每次小球释放的初始位置可以任意选择

D.为描出小球的运动轨迹,描绘的点可以用折线连接

2)实验得到平抛小球的运动轨迹,在轨迹上取一些点,以平抛起点O为坐标原点,测量它们的水平坐标x和竖直坐标y,图3y﹣x2图象能说明平抛小球运动轨迹为抛物线的是_______.(选填“A”“B”“C”“D”

3)图2是某同学根据实验画出的平抛小球的运动轨迹,O为平抛的起点,在轨迹上任取三点ABC,测得AB两点竖直坐标y15.0cmy245.0cmAB两点水平间距x60.0cm.则平抛小球的初速度v0_______m/sg10m/s2

 

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