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某游乐场过山车模型简化为如图所示,光滑的过山车轨道位于竖直平面内,该轨道由一段斜...

某游乐场过山车模型简化为如图所示,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.

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?

 

(1)2.5R(2)3R 【解析】 试题(1)设过山车总质量为M,从高度h1处开始下滑,恰能以v1过圆周轨道最高点. 在圆轨道最高点有:…① 运动过程机械能守恒:…② 由①②式得:,高度h至少要2.5R. (2)设从高度h2处开始下滑,过圆周最低点时速度为v2,游客受到的支持力最大是FN=7mg. 最低点:…③ 运动过程机械能守恒:…④ 由③④式得:,高度h不得超过3R.
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考点分析:
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如图,光滑圆轨道固定在竖直面内,一质量为m的小球沿轨道做完整的圆周运动.已知小球在最低点时对轨道的压力大小为N1,在高点时对轨道的压力大小为N2.重力加速度大小为g,则N1–N2的值为

A.3mg B.4mg C.5mg D.6mg

 

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如图所示,从光滑的圆弧槽的最高点滑下的小滑块画出槽口时速度方向为水平方向,槽口与一个半球顶点相切,半球地面为水平,若要使小物块滑出槽口后不沿半球面下滑,已知圆弧轨道的半径为,半球的半径为,则应满足的关系是

A.  B.  C.  D.

 

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如图所示,A、B、C、D四图中的小球以及小球所在的左侧斜面完全相同,现从同一高度h处由静止释放小球,使之进入右侧不同的竖直轨道:除去底部一小段圆弧,A图中的轨道是一段斜面,高度大于h;B图中的轨道与A图中的轨道相比只是短了一些,且斜面高度小于h;C图中的轨道是一个内径略大于小球直径的管道,其上部为直管,下部为圆弧形,与斜面相连,管的高度大于h;D图中的轨道是个半圆形轨道,其直径等于h.如果不计任何摩擦阻力和拐弯处的能量损失,小球进入右侧轨道后能到达h高度的是(  )

A. B.

C. D.

 

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如图所示,ab两物块质量分别为m、3m,用不计质量的细绳相连接,悬挂在定滑轮的两侧.开始时,ab两物块距离地面高度相同,用手托住物块b,然后由静止释放,直至ab物块间高度差为h,不计滑轮质量和一切摩擦,重力加速度为g.在此过程中,下列说法正确的是(     ) 

A.物块a的机械能守恒

B.物块b的机械能减少了

C.物块b机械能的减少量等于物块a机械能的增加量

D.物块ab与地球组成的系统机械能守恒

 

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如图所示,在两个质量分别为m2m的小球ab之间,用一根长为L的轻杆连接(杆的质量不计),两小球可绕穿过杆中心O的水平轴无摩擦地转动.现让轻杆处于水平位置,然后无初速度释放,重球b向下,轻球a向上,产生转动,在杆转至竖直的过程中(  )

A.b球的重力势能减少,动能增加

B.a球的重力势能增加,动能增加

C.a球和b球的总机械能守恒

D.a球和b球的总机械能不守恒

 

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