- 线速度
- 共938题
如图所示,ABC和DEF是在同一竖直平面内的两条光滑轨道,其中ABC的末端水平,DEF是半径为r=0.4m的半圆形轨道,其直径DF沿竖直方向,C、D可看作重合。现有一质量为m=1kg可视为质点的小球从轨道ABC上距C点高为H的地方由静止释放,
(1)若要使小球经C处水平进入轨道DEF且能沿轨道运动,H至少要有多高?
(2)若小球静止释放处离C点的高度h小于(1)中H的最小值,小球可击中与圆心等高的E点,求h。(取g=10m/s2)
(3)若小球自H=0.3m处静止释放,求小球到达F点对轨道的压力大小。
正确答案
(1)0.2 m
(2)0.1 m
(3)65N
如图所示,一质量为的物体(可以看做质点),静止地放在动摩擦因数为
的水平地面上,物体的初始位置在A处,离A处2R的B处固定放置一竖直光滑半圆形轨道,轨道的半径为R,最低点与地面相切;空中有一固定长为
木板DE,E与轨道最高点C的正下方水平距离为
,竖直距离为
,现给物体施加一水平方向、大小为F的恒力,运动一段距离R后撤去恒力F,假设物体能够达到B点,重力加速度为g,求:
(1)物体到达B点的速度大小?
(2)物体如能通过最高点C,则经过C点的最小速度大小为多少?
(3)物体要经过C点打到木板DE上,讨论F的取值范围?
正确答案
解:(1)物体从A运动到B过程:
①
②
③
由①②③得
(1)当物体恰好经过C点时,有 ④
解得:
∴物体经过C点的最小速度大小为
(3)物体恰好经过C点时,从C飞出做平抛运动,有
⑤
⑥
由④⑤⑥得且小于
,物体能落在木板DE上
物体从A到C过程有:
即: ⑦
由④~⑦得:
当物体经过C点做平抛运动到达D点时
⑧
⑨
物体从A到C过程,有 ⑩
由⑧~⑩得:
∴要使物体经过C点打到DE上,则F的取值范围为:
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
如图所示,质量为的小球用长为的轻质细线悬于点,与点处于同一水平线上的点处有一个光滑的细钉,已知=/2,在点给小球一个水平向左的初速度0,发现小球恰能到达跟点在同一竖直线上的最高点则:
(1)小球到达点时的速率多大?
(2)若不计空气阻力,则初速度0为多少?
(3)若初速度0=3,则小球在从到的过程中克服空气阻力做了多少功?
正确答案
解:(1)小球恰能到达最高点,有=得=
(2)由→由动能定理得:-(+)=
2-
02可求出:0=
(3)由动能定理得:-(+)-=
2-
02可求出:=
如图所示半径为R、r(R>r)甲、乙两圆形轨道安置在同一竖直平面内,两轨道之间由一条水平轨道(CD)相连,如小球从离地3R的高处A点由静止释放,可以滑过甲轨道,经过CD段又滑上乙轨道后离开两圆形轨道,小球与CD段间的动摩擦因数为μ,其余各段均光滑。
(1)求小球经过甲圆形轨道的最高点时小球的速度?
(2)为避免出现小球脱离圆形轨道而发生撞轨现象,试设计CD段的长度。
正确答案
解:(1)设小球能通过甲轨道最高点时速度为v1由机械能守恒定律得:
(2)小球在甲轨道上做圆周运动通过最高点的最小速度为
∵>
∴小球能通过甲轨道而不撞轨
设CD的长度为x,小球在乙轨道最高点的最小速度为
小球要通过乙轨道最高点,则需满足:
得:x≤
小球到乙轨圆心等高处之前再返回,则需满足:且
得:≤x<
总结论:CD≤或
≤CD <
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