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如图所示是某公园中的一项游乐设施,半径为R=2.5m、r=1.5m的两圆形轨道甲...

如图所示是某公园中的一项游乐设施,半径为R=2.5mr=1.5m的两圆形轨道甲和乙安装在同一竖直平面内,两轨道之间由一条水平轨道CD相连,现让可视为质点的质量为10kg的无动力小滑车从A点由静止释放,刚好可以滑过甲轨道后经过CD段又滑上乙轨道后离开两圆形轨道,然后从水平轨道飞入水池内,水面离水平轨道的高度h=5m,所有轨道均光滑,g=10m/s2

1)求小滑车到甲轨道最高点时的速度v

2)求小滑车到乙轨道最高点时对乙轨道的压力.

3)若在水池中MN范围放上安全气垫(气垫厚度不计),水面上的B点在水平轨道边缘正下方,且BM=10mBN=15m;要使小滑车能通过圆形轨道并安全到达气垫上,则小滑车起始点A距水平轨道的高度该如何设计?

 

(1)(2)(3) 【解析】 (1)在甲轨道最高点P有 解得 (2)从甲轨道最高点P到乙轨道最高点Q,由动能定理: 在Q点 联立解得 由牛顿第三定律,小滑车对乙轨道Q点压力大小为,方向竖直向上. (3)设刚好过P点,下落高度为h1,从A到P,由动能定理 解得 h1=6.25m 所以 又设物体到水平台右端E点速度为vE,从E平抛刚好到M点 x1=vE1t=10m 解得 vE1=10m/s 从E平抛刚好到N点 x2=vE2t=15m 解得 vE2=15m/s 要使物体落在MN范围 10m/s≤vE≤15m/s 从A到E,由动能定理 则 5m≤h≤11.25m 可得 6.25m≤h≤11.25m  
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考点分析:
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在光滑水平面上有一静止的物体,现以水平向右恒力F1推物体,作用一段时间后,离出发点的距离为x,此时撤去F1,换成相反方向的水平恒力F2推这一物体,当恒力F作用时间是恒力F作用时间3倍时,物体恰好回到离出发点左侧距离为x处,在整个过程中外力对物体做的总功为250J

1)则在整个过程中,恒力F1F2做功各是多少;

2)则在整个过程中,水平恒力F的末了时刻功率与水平恒力F2的末了时刻功率的比值。

 

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假如你乘坐我国自行研制的、代表世界领先水平的神州X号宇宙飞船,通过长途旅行,目睹了美丽的火星,为了熟悉火星的环境,飞船绕火星做匀速圆周运动,离火星表面的高度为H,测得飞行n圈所用的时间为t,已知火星半径为R,引力常量为G,求:

1)神舟X号宇宙飞船绕火星运动的周期;

2)火星的质量;

3)火星表面的重力加速度。

 

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如图所示,在距地面高为H=45m处,有一小球A以初速度v0=10m/s水平抛出,与此同时,在A的正下方有一物块B也以相同的初速度v0同方向滑出,B与地面间的动摩擦因数为μ=0.5AB均可看做质点,空气阻力不计。求(g=10m/s2):

1A球从抛出到落地的时间;

2A球落地时,AB之间的距离。

 

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如图是滑道压力测试的示意图,光滑斜面与半径为R滑圆弧轨道, 在滑圆弧轨道弧的最低点B处平滑相连接,某质量为的滑块从斜面上高h处由静止下滑,重力加速度为g则:

1)滑块运动到斜面底端的B点时的速度大小为________

2)滑块进入圆弧轨道的B对轨道的压力_________

 

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如图a所示,在水平路段AB上有一质量为的汽车,正以10m/s的速度向右匀速行驶,汽车前方的水平路段BC较粗糙,汽车通过整个ABC路段的v-t图像如图b所示,在t=20s时汽车到达C点,运动过程中汽车发动机的输出功率保持不变。假设汽车AB路段上运动时所受的恒定阻力(含地面摩擦力和空气阻力等)f1=2000N(解题时将汽车看成质点)则:

1)运动过程中汽车发动机的输出功率为_______

2)汽车速度减至8m/s的加速度大小_________

3BC路段的长度__________

 

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