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题型:简答题
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简答题

如图所示,ABC是光滑轨道,其中AB是水平的,BC是与AB相切的位于竖直平面内的半圆轨道,半径R=0.4m。质量m=0.5kg的小球以一定的速度从水平轨道冲向半圆轨道,经最高点C水平飞出,落在AB轨道上,距B点的距离s=1.6m。g取10m/s2,求:

(1)小球经过C点时的速度大小;

(2)小球经过C点时对轨道的压力大小;

(3)小球在AB轨道上运动时的动能。

正确答案

(1)v=4m/s

(2)f=15N

(3)Ek=8J

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简答题

为了研究过山车的原理,物理小组提出了下列的设想;取一个与水平方向夹角为370、长为L=2.0m的粗糙的倾斜轨道AB,通过水平轨道BC与竖直圆轨道相连,出口为水平轨道DE,整个轨道除AB段以外都是光滑的。其中AB与BC轨道以微小圆弧相接,如图所示。一个小物块以初速度v0=4.0m/s,从某一高处水平抛出,到A点时速度方向恰好沿AB方向,并沿倾斜轨道滑下。已知物块与倾斜轨道的动摩擦因数μ=0.50(g取10m/s2、sin370=0.6,cos370=0.8)求:

(1)抛出点与A点的高度差;

(2)要使小物块不离开轨道,并从水平轨道DE滑出,求竖直圆弧轨道的半径应该满足什么条件;

(3)为了让小物块不离开轨道。并且能够滑回倾斜轨道AB,则竖直圆轨道的半径应该满足什么条件?并求出滑块在AB上运动的总路程。

正确答案

解:(1)A点速度

(2)A到B

代入得

圆周运动中

其中

解得

(3)解得

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简答题

如图所示,ABCO是处于竖直面内的光滑轨道,其中AB是半径R=15m的1/4圆周轨道,半径OA处于水平位置;BCO是半径为r=7.5m的半圆轨道,C是半圆轨道的中点。质量为m=300g的小球P从A点正上方高h=10m处的D点自由落下,进入光滑轨道中。求:

(1)小球到达C点时对轨道的压力N的大小;

(2)小球能否到达O点?若能到达,小球通过O点后再次落到AB轨道上时的速度v多大?

正确答案

(1)2.2N

(2)

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简答题

如图,半径为R的1/4圆弧支架竖直放置,支架底AB离地的距离为2R,圆弧边缘C处有一小定滑轮,一轻绳两端系着质量分别为m1与m2的物体,挂在定滑轮两边,且m1>m2,开始时m1、m2均静止,且m1在图示中的最高点紧贴圆弧边缘,m1、m2可视为质点,不计一切摩擦。求:

(1)m1释放后经过圆弧最低点A时的速度;

(2)若m1到最低点时绳突然断开,求m1落地点离A点水平距离;

(3)为使m1能到达A点,m1与m2之间必须满足什么关系?

正确答案

解:(1)设m1运动到最低点时速度为v1,此时m2的速度为v2,分解速度,得:v2=v1sin45°

由m1与m2组成系统,机械能守恒,有

由上述两式求得

(2)断绳后m1做平抛运动,

又s=v1t

由以上两式得s=4R

(3)m1能到达A点满足条件v1≥0

解得

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题型:简答题
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简答题

如图所示,将一质量为m=0.1 kg的小球自水平平台右端O点以初速度v0水平抛出,小球飞离平台后由A点沿切线落入竖直光滑圆轨道ABC,并沿轨道恰好通过最高点C,圆轨道ABC的形状为半径R=2.5 m的圆截去了左上角127°的圆弧,CB为其竖直直径。(sin53°=0.8,cos53°=0.6,重力加速度g取10 m/s2)求:

(1)小球经过C点的速度大小;

(2)小球运动到轨道最低点B时轨道对小球的支持力大小;

(3)平台末端O点到A点的竖直高度H。

正确答案

解:(1)恰好运动到C点,有重力提供向心力,即mg=

(2)从B点到C点,由机械能守恒定律有

在B点对小球进行受力分析,由牛顿第二定律有

FN=6.0 N

(3)从A到B由机械能守恒定律有

所以

在A点进行速度的分解有vy=vAsin53°

所以

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题型:简答题
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简答题

如图甲所示,弯曲部分AB和CD是两个半径相等的圆弧,中间的BC段是竖直的薄壁细圆管(细圆管内径略大于小球的直径),分别与上下圆弧轨道相切连接,BC段的长度L可作伸缩调节。下圆弧轨道与地面相切,其中D、A分别是上下圆弧轨道的最高点和最低点,整个轨道固定在竖直平面内。一小球多次以某一速度从A点水平进入轨道而从D点水平飞出。今在A、D两点各放一个压力传感器,测试小球对轨道A、D两点的压力,计算出压力差ΔF。改变BC的长度L,重复上述实验,最后绘得的ΔF-L图象如图乙所示。(不计一切摩擦阻力,g取10 m/s2)

(1)某一次调节后,D点的离地高度为0.8 m,小球从D点飞出,落地点与D点的水平距离为2.4 m,求小球经过D点时的速度大小;

(2)求小球的质量和弯曲圆弧轨道的半径。

正确答案

解:(1)小球在竖直方向做自由落体运动,有HDgt2在水平方向做匀速直线运动,有:x=vDt

得:

(2)设轨道半径为r,A到D过程机械能守恒,有:mvA2mvD2+mg(2r+L) ①

在A点:FA-mg=m ②

在D点:FD+mg=m ③

由①②③式得:ΔF=FA-FD=6mg+2mg

由图象纵截距得:6mg=12 N,得m=0.2 kg

当L=0.5 m时,ΔF=17 N,解得:r=0.4 m

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题型:简答题
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简答题

如图所示,半径R=2m的四分之一粗糙圆弧轨道AB置于竖直平面内,轨道的B端切线水平,且距水平地面高度为h=1.25m,现将一质量m=0.2kg的小滑块从A点由静止释放,滑块沿圆弧轨道运动至B点以v=5m/s的速度水平飞出(g取10m/s2)。求:

(1)小滑块沿圆弧轨道运动过程中所受摩擦力做的功;

(2)小滑块经过B点时对圆轨道的压力大小;

(3)小滑块着地时的速度大小。

正确答案

解:(1)由动能定理有mgR+Wf=

得Wf=-1.5J

(2)设轨道对滑块的支持力为N,由牛顿第二定律有N-mg=

得N=4.5N

由牛顿第三定律知滑块对B的压力为4.5N,方向竖直向下

(3)滑块过B点后作平抛运动,设着地时竖直速度为vy,有

=5m/s

所以

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题型:简答题
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简答题

在一次国际城市运动会中,要求运动员从高为H的平台上A点由静止出发,沿着动摩擦因数为0.2的滑道向下运动到B点后水平滑出,最后落在水池中。设滑道的水平距离为L,B点的高度h可由运动员自由调节(取g=10m/s2)。求:

(1)当时h=1m,运动员从B点飞出速度大小;

(2)运动员要达到最大水平运动距离,B点高度h应调为多大?落水点与点最大水平距离Smax为多少?

正确答案

(1)4m∕s

(2)0.9m;Smax=2.8m

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题型:填空题
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填空题

小球在离地面高为h处,以初速度v水平抛出,球从抛出到着地,速度变化量的大小为____________,方向为______________。   

正确答案

;竖直向下

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题型:简答题
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简答题

如图所示,质量为M的小球用长为R=0.45m的细绳固定于O点,从A(与O点等高)处由静止释放,与O点正下方B点处质量为的物块弹性正碰。重力加速度g=10m/s2

(1)求小球碰后能上升的高度h

(2)已知粗糙水平地面BC及传送带的动摩擦因数均为μ=0.2,传送带长为,顺时针匀速转动,速度大小为υ=2m/s,DE、EF、FH的长度均为S=0.4m。若要保证物块碰后能落入FH间的沙坑内,求BC间的长度L 。

正确答案

解:1)小球摆至B点碰前速度为υ0,由机械能守恒得:

代入数据解得:

小球与物块弹性正碰,设碰后速度分别为有υ1、υ2,有:

联立②③④解得:

小球碰后上升至高度h的过程机械能守恒,有:

代入数据解得:

2)设物块从D点以速度υD做平抛落入沙坑,时间为t,有:

 

由题知:

可解得:

 讨论:Ⅰ)当

物块在传送带上一定做匀减速运动,此时C点速度最大为v3

得:

Ⅱ)当,物块在传送带上一定做匀加速运动,此时C点速度最小为v4

得:v4=0          

物块要滑上传送带,则vC>0,故

物块从B到C,由动能定理得:

联立⑤⑥得:1m≤L<4m     

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