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为了研究过山车的原理,某同学设计了如下模型:取一个与水平方向夹角为37°、长为L...

为了研究过山车的原理,某同学设计了如下模型:取一个与水平方向夹角为37°、长为L=2.5 m的粗糙倾斜轨道AB,通过水平轨道BC与半径为R=0.2 m的竖直圆轨道相连,出口为水平轨道DE,整个轨道除AB段以外都是光滑的。其中ABBC轨道以微小圆弧相接,如图所示。一个质量m=2 kg小物块,当从A点以初速度v0=6 m/s沿倾斜轨道滑下,到达C点时速度vC=4 m/s。取g=10 m/s2sin37°=0.60cos37°=0.80

1)小物块到达C点时,求圆轨道对小物块支持力的大小;

2)求小物块从AB运动过程中,摩擦力对小物块所做的功;

3)小物块要能够到达竖直圆弧轨道的最高点,求沿倾斜轨道滑下时在A点的最小初速度vA

 

(1) N=180 N (2) Wf=−50 J (3) m/s 【解析】 (1)在C点时,设圆轨道对小物块支持力的大小为N,则: 解得 N=180 N (2)设A→B过程中摩擦力对小物块所做的功为Wf,小物块A→B→C的过程,有 解得 Wf=−50 J。 (3)小物块要能够到达竖直圆弧轨道的最高点,设在最高点的速度最小为vm,则: 小物块从A到竖直圆弧轨道最高点的过程中,有 解得 m/s  
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如图所示,有一原长l0=0.5 m的轻质弹簧放在水平面上,左端固定在A点,处于自然状态。现让一质量m=1 kg小物块以速度v0=3 m/sB点向左运动,最终停在距Bl=0.4 mC点。已知小物块与水平面间的动摩擦因数μ0.25AB间距d=1.3 m,重力加速度g10 m/s2,小物块大小不计,整个过程弹簧处在弹性限度内,求:

(1)小物块刚与弹簧接触时的速度大小;

(2)弹簧弹性势能的最大值。

 

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如图所示,质量为2kg的物体在长4m的斜面顶端由静止下滑,然后进入由圆弧与斜面连接的水平面由斜面滑至平面时无能量损失,物体滑到斜面底端时的速度为,若物体与水平面的动摩擦因数为,斜面倾角为370,取.求:

1)物体在斜面上滑动时摩擦力做的功;

2)物体能在水平面上滑行的距离.

 

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雪如意,北京2022年冬奥会的首座跳台滑雪场地,其主体建筑设计灵感来自于中国传统饰物如意雪如意内的部分赛道可简化为由倾角为、高为h的斜坡雪道的顶端由静止开始下滑,到达底端后以不变的速率进入水平雪道,然后又在水平雪道上滑行s后停止。已知运动员与雪道间的动摩擦因数处处相同,不考虑空气阻力,则和运动员在斜坡雪道上克服摩擦力做的功W分别为(  

A.

B.

C.

D.

 

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某同学将质量为1kg的物体由静止竖直向上提升到1m时,物体的速度为2m/sg 10m/s2 ,则:

A. 合外力做功12J B. 合外力做功2J

C. 物体克服重力做功12J D. 手对物体的拉力做功12J

 

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物体由于受到地球的吸引而产生了重力所具有的能量叫重力势能,物体的重力势能与参考平面有关,现有质量为m的小球,从离桌面H高处由静止下落,桌面离地面高度为h,如图所示,下面关于小球落地时的重力势能及整个下落过程中重力势能的变化分别是(  )

A. 若以地面为参考平面,分别为:mgh,增加mgHh

B. 若以桌面为参考平面,分别为:mgh,增加mgH-h

C. 若以地面为参考平面,分别为:0,减少mgH+h

D. 若以桌面为参考平面,分别为:﹣mgh,减少mgH+h

 

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