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如图所示,在某竖直平面内,光滑曲面与水平面平滑连接于点,右端连接内、外壁光滑且半...

如图所示,在某竖直平面内,光滑曲面与水平面平滑连接于点,右端连接内、外壁光滑且半径的四分之一细圆管,管口端正下方直立一根劲度系数为的轻弹簧,弹簧一端固定,另一端恰好与管口端平齐。一个质量为的小滑块(可视为质点)放在曲面上,现从距的高度为处由静止释放小滑块,它与间的动摩擦因数,小滑块进入管口端时,它与上管壁有大小为的相互作用力,通过后,在压缩弹簧过程中小滑块速度最大时弹簧的弹性势能为。不计空气阻力,取重力加速度。求:

(1)小滑块在处受到的向心力大小;

(2)在压缩弹簧过程中小滑块的最大动能

(3)小滑块最终停止的位置。

 

(1);(2) ;(3)距点处 【解析】 (1)由题意知小滑块进入管口端时,它受到圆管外壁大小为、方向竖直向下的压力,故小滑块在点受到的向心力大小为 (2)在压缩弹簧过程中,小滑块速度最大时,所受合力为零。设此时小滑块离端的距离为,则有 解得 在点,根据向心力公式,代入数值解得 小滑块从点运动到速度最大位置的过程中,由机械能守恒定律得 代入数据解得 (3)小滑块从点运动到点的过程中,由动能定理得 代入数据解得、间的距离 小滑块与弹簧作用后返回处动能不变,小滑块的动能最终消耗在与水平面相互作用的过程中,设之后小滑块在上的运动路程为,由动能定理有 代入数据解得 故最终小滑块停止的位置与点的距离为  
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考点分析:
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如图所示,一可视为质点的物体质量为m=1kg,在左侧平台上水平抛出,恰能无碰撞地沿圆弧切线从A点进入光滑竖直圆弧轨道,并沿轨道下滑,A、B为圆弧两端点,其连线水平,O为轨道的最低点.已知圆弧半径为R=1.0m,对应圆心角为θ=106°,平台与AB连线的高度差为h=0.8m.(重力加速度g=10m/s2,sin53°=0.8,cos53°=0.6)求:

(1)物体平抛的初速度V0

(2)物体运动到圆弧轨道最低点O时对轨道的压力.

 

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如图所示,为固定在竖直平面内半径为的四分之一光滑圆弧轨道,为圆弧轨道的圆心,点到地面的高度,小球从轨道最高点由静止开始沿圆弧轨道滑下,从轨道最低点离开轨道,然后做平抛运动落到水平地面上的点,若保持圆弧轨道圆心点的位置不变,当改变点到地面的高度时(处曲面的切线仍沿水平方向,圆弧轨道的半径发生变化,点位置相应的在水平连线上左右移动),小球的水平射程(点与点的水平距离)的变化情况为(  )

A.点到地面的高度增大时,小球的水平射程增大

B.点到地面的高度增大时,小球的水平射程减小

C.点到地面的高度减小时,小球的水平射程不变

D.点到地面的高度减小时,小球的水平射程增大

 

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如图所示,光滑长铁链由若干节组成,全长为L,圆形管状轨道半径为远大于一节铁链的高度和长度.铁链靠惯性通过轨道继续前进,下列判断正确的是

A.在第一节完成圆周运动的过程中,第一节铁链机械能守恒

B.每节铁链通过最高点的速度依次减小

C.第一节与最后一节到达最高点的速度大小相等

D.第一节回到最低点至最后一节进入轨道的过程中铁链的速度保持不变

 

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如图所示,在竖直平面内的光滑管形圆轨道的半径为(管径远小于),小球大小相同,质量均为,直径均略小于管径,均能在管中无摩擦运动。两球先后以相同速度通过轨道最低点,且当小球在最低点时,小球在最高点,重力加速度为,以下说法正确的是(  )

A.当小球在最高点对轨道无压力时,小球比小球所需向心力大

B.时,小球在轨道最高点对轨道压力为

C.速度至少为,才能使两球在管内做完整的圆周运动

D.只要两小球能在管内做完整的圆周运动,就有小球在最低点对轨道的压力比小球在最高点对轨道的压力大

 

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如图所示,两个四分之三圆弧轨道固定在水平地面上,半径相同,轨道由金属凹槽制成,轨道由金属圆管制成,均可视为光滑轨道.在两轨道右侧的正上方分别将金属小球由静止释放,小球距离地面的高度分别用表示,则下列说法正确的是  

A.,则两小球都能沿轨道运动到轨道的最高点

B.,由于机械能守恒,两个小球沿轨道上升的最大高度均为

C.适当调整,均可使两小球从轨道最高点飞出后,恰好落在轨道右端口处

D.若使小球沿轨道运动并且从最高点飞出,小球的最小高度为小球在的任何高度均可

 

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