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

某物理小组为了研究过山车的原理提出了下列的设想: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的小球压紧弹簧,现由静止释放小球,小球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=0.5,g10m/s2,sin53°=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)小球进入圆轨道后,要使其不脱离轨道,则竖直圆弧轨道的半径R应该满足什么条件.

 

(1);(2);(3)R≥5m或0<R≤2m。 【解析】 (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,光滑圆弧的半径为80cm,一质量为1.0kg的物体由A处从静止开始下滑到B点,然后又沿水平面前进3m,到达C点停止。物体经过B点时无机械能损失,g10m/s2,求:

(1)物体到达B点时的速度以及在B点时对轨道的压力;

(2)物体在BC段上的动摩擦因数;

(3)整个过程中因摩擦而产生的热量。

 

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201855日,一枚57米高的宇宙神V401型火箭托举着质量为400kg的“洞察号”火星探测器起飞。如果一切顺利,这颗探测器将在2019前后降落到火星表面。已知火星的质量约为地球质量的0.1倍;半径约为3.4×106m是地球半径的0.5倍,地球表面的重力加速度为10m/s2.

1)估算火星表面重力加速度的值;

2)已知“洞察号”到达火星表面时,先在高度为5.0×104m的轨道上绕火星做匀速圆周运动,估算“洞察号”此时的机械能。(取火星表面为零势能点,表面到轨道处重力加速度可视为常量)

 

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“冲关”类节目中有这样一个环节,选手遇到一个人造山谷AOBBC段是长为l=2m的水平跑道,选手需要自A点水平跃出冲上水平跑道,其中AO是高h=3.6m的竖直峭壁,OB是以A点为圆心的弧形坡,OAB=60°,选手可视为质点,忽略空气阻力,重力加速度g=10m/s2.

1)选手从A点跃出后经多次时间落到水平跑道上?

2)若要落在BC段上,选手的速度应该满足什么范围?

 

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用如图所示实验装置验证机械能守恒定律,重物m从高处由静止开始下落,拖着的纸带打出一系列的点,对纸带上的点迹进行测量,即可验证机械能守恒定律。图甲中给出的是实验中获取的一条纸带;0是打下的第一个点,电源的频率为50Hz,计数点间的距离如图所示。已知m=2000g,则 g9.8m/s2,所有结果均保留三位有效数字)

(1)在纸带上打下计数点5时的速度v5= ______ m/s

(2)在打点0~5过程中系统动能的增量_____ J,重力势能的减少量 _____ J

(3)运用机械能守恒定律结论和该实验装置,还可以测量该地的重力加速度,若某同学作出图像如图乙所示,则当地的实际重力加速度g= ______ m/s2.

 

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某实验小组采用如图所示的装置探究功与速度变化的关系,小车在橡皮筋的作用下弹出后,沿木板滑行。打点计时器的工作频率为50 Hz

(1)关于橡皮筋做功,两位同学提出了不同的说法,你认为正确的是______

A.橡皮筋对小车做功的大小可以直接测量

B.通过增加橡皮筋的条数可以使橡皮筋对小车做的功成整数倍增加

C.橡皮筋在小车运动的全程中始终做功

D.把橡皮筋拉伸为原来的两倍,橡皮筋做功也增加为原来的两倍

(2)根据多次测量数据,甲同学作出了功和速度的关系图线,即W-v图;乙同学作出了功与速度平方的关系图线,即图,如图所示。由图线两同学均得出“功与速度的平方一定成正比”的结论。关于甲、乙两位同学的分析,你的评价是________

A.甲的分析不正确,乙的分析正确       B.甲的分析正确,乙的分析不正确     C.甲和乙的分析都正确       D.甲和乙的分析都不正确

 

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