如图所示,倾角为的倾斜导轨DB与半径为R的光滑圆环轨道相切,切点为B,整个轨道处在竖直平面内。一质量为m的小滑块从导轨上离地面高的D处无初速下滑进入圆环轨道。接着小滑块从圆环最高点C处水平飞出,且恰好击中导轨上与圆心О等高的P点,不计空气阻力。求:
(1)滑块运动到圆环最高点C时的速度大小;
(2)滑块运动到圆环最低点A时对圆环轨道压力的大小;
(3)通过计算判断滑块在斜面轨道BD间运动是否受斜面摩擦力作用。若无摩擦力作用,请说明理由;若有摩擦力作用,请求下滑过程中克服摩擦力做的功。
(1)滑块运动到圆环最高点C时的速度大小;
(2)滑块运动到圆环最低点A时对圆环轨道压力的大小;
(3)通过计算判断滑块在斜面轨道BD间运动是否受斜面摩擦力作用。若无摩擦力作用,请说明理由;若有摩擦力作用,请求下滑过程中克服摩擦力做的功。
更新时间:2021-07-09 12:50:04
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【推荐1】如图所示,在水平桌面上离桌面右边缘处放着一质量为的小铁块(可看作质点),铁块与水平桌面间的动摩擦因数。现用方向水平向右、大小为1.9N的推力F作用于铁块,作用一段时间后撤去F,铁块继续运动,到达水平桌面边缘A点时飞出,恰好从竖直圆弧轨道BCD的B端沿切线进入圆弧轨道,铁块恰好能通过圆弧轨道的最高点D。已知,A、B、C、D四点在同一竖直平面内,水平桌面离B端的竖直高度,圆弧轨道半径,C点为圆弧轨道的最低点。(不计空气阻力,取,,)
(1)求铁块运动到圆弧轨道最高点D点时的速度大小;
(2)若铁块以的速度经过圆弧轨道最低点C,求此时铁块对圆弧轨道的压力;
(3)求铁块运动到B点时的速度大小;
(4)求水平推力F作用的时间t。
(1)求铁块运动到圆弧轨道最高点D点时的速度大小;
(2)若铁块以的速度经过圆弧轨道最低点C,求此时铁块对圆弧轨道的压力;
(3)求铁块运动到B点时的速度大小;
(4)求水平推力F作用的时间t。
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【推荐2】国家快递大数据平台实时监测数据显示,截至2021年12月8日9时03分,我国快递年业务量首次突破千亿级别,已连续8年稳居世界第一。如图甲所示是某快递点分拣快递装置的部分简化示意图,可视为质点的某快递从倾角为的斜面顶端A点静止释放,沿斜面下滑,进入水平传送带传送,最后能从水平末端C点水平抛出,落到水平地面,斜面与传送带之间由一小段不计长度的光滑圆弧连接。已知斜面长,水平传送带长,传送带上表面距水平地面,该快递与斜面间动摩擦因数,与传动带间动摩擦因数,传送带以大小为的速度顺时针转动,不考虑传送带滑轮大小。求:
(1)快递刚滑到传送带上时的速度的大小;
(2)传送带以顺时针转动,则快递落地点与抛出点C点的水平距离多大?
(3)调节传送带速度使快递落地点与抛出点C点的水平距离最大,传送带速度至少多大?
(4)若在传送带右侧加装一个收集装置,其内边界截面为四分之一圆形,如图乙为传送带右半部分和装置的示意图,C点为圆心,半径为,若要使该快递从C点抛出后落到收集装置时的速度最小,则传送带速度应该调节为多大?
(1)快递刚滑到传送带上时的速度的大小;
(2)传送带以顺时针转动,则快递落地点与抛出点C点的水平距离多大?
(3)调节传送带速度使快递落地点与抛出点C点的水平距离最大,传送带速度至少多大?
(4)若在传送带右侧加装一个收集装置,其内边界截面为四分之一圆形,如图乙为传送带右半部分和装置的示意图,C点为圆心,半径为,若要使该快递从C点抛出后落到收集装置时的速度最小,则传送带速度应该调节为多大?
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【推荐1】如图所示,长度为2L的光滑轻质细管与水平面的夹角为θ,可绕竖直轴O1O2转动,两根轻弹簧分别固定在轻管两端,弹簧的原长都是L,劲度系数均为k,两弹簧间栓接一质量为m的小球。已知重力加速度为g,不计空气阻力。
(1)当轻管静止时,每根弹簧的形变量x0;
(2)当轻管绕竖直轴以角速度ω1匀速转动时,两弹簧刚好恢复原长,求ω1;
(3)当轻管从静止开始绕竖直轴转动,转至弹簧的弹性势能与静止时相等。求外界对转动装置所做的功W。
(1)当轻管静止时,每根弹簧的形变量x0;
(2)当轻管绕竖直轴以角速度ω1匀速转动时,两弹簧刚好恢复原长,求ω1;
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【推荐2】如图甲所示,质量为m=0.4kg可视为质点的物块静止放在水平地面上,物块与地面间的动摩擦因数为0.2,且最大静摩擦力等于滑动摩擦力。距离物块S=7.5m处有一光滑半圆轨道,轨道最低点P的切线水平。t=0时用水平拉力F由静止拉动物块,使物块沿水平地面向半圆轨道做加速运动。物体的速度v与拉力F大小倒数的v—图象如图乙所示,AB平行于v轴,BC反向延长过原点O。物块运动过程中0~t1时间内对应图线中的线段AB,t1~t2时间内对应图线中的线段BC,时刻t2=1s,t2时刻后撤掉拉力。重力加速度取g=10m/s2。
(1)0~t1时间内物块的位移大小;
(2)物块能够经过半圆轨道最高点Q,半圆轨道的半径R满足什么条件?
(3)物块经半圆轨道最高点Q后抛出落回地面,落地后不再弹起。圆轨道半径R多大时物块落点离P点的距离最大,最大值为多少?
(1)0~t1时间内物块的位移大小;
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【推荐3】圆形花园中心有一套园林喷水设备,如图1所示。已知该喷头距地面高度为,喷头在水平面内能够360°旋转以相同速率喷出大量水射流,水射流可以与水平面成0°~90°的所有角度喷出,其竖直射流可达距地面2.0m处(忽略空气阻力,,计算结果可用根式表示)。
(1)求水射流喷出时的速率;
(2)若水射流水平喷出,求:
①水由喷出至落地所用时间;
②水由喷出至落地过程中位移的大小;
(3)若水射流以与水平面成0°~90°的所有角度喷出,求:
①水射流射程最大时水在空中运动的时间;
②水射流在园林中落点所覆盖区域的面积(结果可用表示);
③一般的曲线运动可以分成很多小段,每小段都可以看成圆周运动的—部分,即把整条曲线用一系列不同半径的小圆弧来代替。如图2所示,曲线上A点的曲率圆定义为:通过A点和曲线上紧邻A点两侧的两点作一圆,在极限情况下,这个圆就叫做A点的曲率圆,其半径叫做A点的曲率半径。
求当水射流射程最大时,其轨迹在水流喷出点处的曲率半径。
(1)求水射流喷出时的速率;
(2)若水射流水平喷出,求:
①水由喷出至落地所用时间;
②水由喷出至落地过程中位移的大小;
(3)若水射流以与水平面成0°~90°的所有角度喷出,求:
①水射流射程最大时水在空中运动的时间;
②水射流在园林中落点所覆盖区域的面积(结果可用表示);
③一般的曲线运动可以分成很多小段,每小段都可以看成圆周运动的—部分,即把整条曲线用一系列不同半径的小圆弧来代替。如图2所示,曲线上A点的曲率圆定义为:通过A点和曲线上紧邻A点两侧的两点作一圆,在极限情况下,这个圆就叫做A点的曲率圆,其半径叫做A点的曲率半径。
求当水射流射程最大时,其轨迹在水流喷出点处的曲率半径。
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【推荐1】如图所示,长为L=1m的粗糙直轨道AB与光滑的八分之五的圆轨道BCDE相切于B点且平滑连接。图中的O点为圆轨道的圆心,且E、O、C位于同一条竖直线上(E为圆轨道的最高点);D、O、A于同一条水平线上,且OB与OA的夹角为45°,OB垂直于AB。现将一质量m=1kg的小球从A点以沿直轨道AB方向的初速度v0释放,已知小球与直轨道AB间的动摩擦因数。
(1)若v0=2m/s,求小球第一次经过C点时的速度大小;
(2)若v0=3m/s,则小球能否过D点?求整个运动过程中小球对C点压力的最小值;
(3)若要小球能在运动过程中,既不中途脱离圆轨道,又能再次回到A点,求v0的取值。
n
(1)若v0=2m/s,求小球第一次经过C点时的速度大小;
(2)若v0=3m/s,则小球能否过D点?求整个运动过程中小球对C点压力的最小值;
(3)若要小球能在运动过程中,既不中途脱离圆轨道,又能再次回到A点,求v0的取值。
n
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【推荐2】如图所示,固定平行光滑金属导轨与水平面的夹角均为α,导轨间距为L,电阻不计且足够长,导轨上相隔为d的平行虚线MN与PQ间有垂直于导轨平面向下的匀强磁场,磁感应强度大小为B.长为2d的绝缘杆将一导体棒和一边长为d的正方形导线框连在一起组成固定装置,总质量为m,导体棒中通以大小恒为I的电流。现将整个装置置于导轨上,线框下边与PQ重合,由静止释放后装置沿斜面下滑,导体棒运动到MN处恰好第一次开始返回,经过若干次往返后,最终装置在斜面上做周期不变的往复运动。导体棒在整个运动过程中始终与导轨垂直。
(1)在装置第一次下滑的过程中,先后做怎样的运动?(本小题无需说明理由)
(2)求在装置第一次下滑过程中,装置减少的机械能ΔE机、导体棒中产生的热量Q棒及导线框中产生的热量Q框;
(3)装置最终在斜面上做稳定的往复运动的最大速率vm;
(4)若已知装置最终在斜面上做稳定的往复运动的周期为T,请画出装置从最高点开始的一个运动周期内的v-t图像。
(1)在装置第一次下滑的过程中,先后做怎样的运动?(本小题无需说明理由)
(2)求在装置第一次下滑过程中,装置减少的机械能ΔE机、导体棒中产生的热量Q棒及导线框中产生的热量Q框;
(3)装置最终在斜面上做稳定的往复运动的最大速率vm;
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【推荐3】如图所示为北京2022年冬奥会一自由式滑雪大跳台技巧比赛场地示意图,比赛场地由出发区AB、助滑坡BC、第一过渡区CD、跳台DE、第二过渡区EF、着陆坡FG和终点区GH组成、在H处安置半径为R=1.0m的圆形轨道,进出口H、H1靠近带相互错开,H1N足够长。第一过渡区和终点区的的最低点在同一水平地面上,出发区距地面的高度,跳台最高点E和着陆坡最高点F离地面的高度均为,着陆坡度37°。运动员从助滑坡顶端B由静止滑下,离开跳台在空中完成预定动作到达F点正上方的最高点M后水平飞出,M点离水平地面(GH所在水平面)的高度为7.6m,在落到倾斜雪道FG上时,运动员靠改变姿势进行缓冲使自己只保留沿斜面的分速度而不弹起,此后立即做匀加速运动经过G点。假设运动员连同滑雪板的总质量,除缓冲外运动员可视为质点,滑雪板与雪道GH的动摩擦因数,不计其余滑道和空气的阻力,不计经过各转折点处的能量损失,,,求:
(1)运动员从M点水平飞出的速度vM;
(2)运动员在倾斜雪道FG上滑行的时间(结果可用根号表示);
(3)若运动员能够进入圆形轨道且不脱离轨道,雪道GH的长度应满足什么条件?
(1)运动员从M点水平飞出的速度vM;
(2)运动员在倾斜雪道FG上滑行的时间(结果可用根号表示);
(3)若运动员能够进入圆形轨道且不脱离轨道,雪道GH的长度应满足什么条件?
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【推荐1】如图所示,竖直平面内有一光滑圆弧轨道,其半径为R=0.5 m,平台与轨道的最高点等高,一质量m=0.8 kg的小球从平台边缘的A处水平射出,恰能沿圆弧轨道上P点的切线方向进入轨道内侧,轨道半径OP与竖直线的夹角为53°,已知sin 53°=0.8,cos 53°=0.6,g取10 m/s2,试求:
(1)小球从平台上的A点射出时的速度大小v0;
(2)小球从平台上的射出点A到圆轨道入射点P之间的水平距离L;
(3)小球到达圆弧轨道最低点时的速度大小;
(4)小球沿轨道通过圆弧的最高点Q时对轨道的内壁还是外壁有弹力,并求出弹力的大小.
(1)小球从平台上的A点射出时的速度大小v0;
(2)小球从平台上的射出点A到圆轨道入射点P之间的水平距离L;
(3)小球到达圆弧轨道最低点时的速度大小;
(4)小球沿轨道通过圆弧的最高点Q时对轨道的内壁还是外壁有弹力,并求出弹力的大小.
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【推荐2】国家跳台滑雪中心是我国首座符合国际标准的跳台滑雪场地,也是张家口赛区冬奥会场馆群建设中工程量最大、技术难度最高的竞赛场馆。跳台剖面因与中国传统吉祥饰物“如意”的S形曲线契合,因此被形象地称为“雪如意”。2022年冬奥会中,运动员有一项飞跃表演在跳台滑雪场地举行,其简化模型如图所示,左侧为一倾角为α(tanα=0.5)的斜坡P,右侧为竖直光滑圆弧轨道ABC与另一足够长的斜坡Q平滑相接(斜坡面沿C端的切线方向),其中圆弧轨道的两端A、C关于过圆心O的竖直线对称,B为圆弧轨道的最低点。表演者利用雪橇不停触地先从平台左侧不断加速,然后利用惯性冲上斜坡P,一段时间后从斜坡P的顶端沿切线方向飞出,人在空中连同雪橇可以视为质点在空中自由滑行,经过t1=2s恰好无碰撞地从A端沿圆弧切线方向进入竖直光滑圆弧轨道ABC,然后从C端冲上斜坡Q,在斜坡上减速到零后又反向滑回。已知运动员从C点进入斜坡Q开始到第二次经过该斜坡上的D点所经的时间间隔t2=3s,表演者与雪橇的总质量M=100kg,斜坡P顶端与A端的水平间隔x=32m,圆弧轨道ABC的半径R=5m,雪橇与斜坡Q间的动摩擦因数μ=0.5,重力加速度g=10m/s2,不计空气阻力。求:
(1)运动员及雪橇经过斜坡P顶端时的速度大小;
(2)运动员及雪橇第一次经过B点时,对轨道的压力;
(3)从C到D的过程中,运动员连同雪橇克服重力做的功。
(1)运动员及雪橇经过斜坡P顶端时的速度大小;
(2)运动员及雪橇第一次经过B点时,对轨道的压力;
(3)从C到D的过程中,运动员连同雪橇克服重力做的功。
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【推荐3】如图所示,长为R=1.0m的不可伸长的细绳一端固定在O点,另一端系着质量为m2=0.1kg的小球B,小球B刚好与水平面相接触。现使质量为m1=0.4kg物块A以v0=6m/s的初速度向B运动,A与水平面间的动摩擦因数=0.55,A、B间的初始距离x=1.0m。两物体碰撞为弹性正碰,碰后B小球能在竖直平面内做完整圆周运动。已知重力加速度g=10m/s2,两物体均可视为质点,试求:
(1)两物体碰撞前瞬间,A物块速度v1的大小;
(2)两物体碰撞后瞬间,B球速度v2的大小;
(3)B球运动到圆周最高点时细绳受到的拉力大小。
(1)两物体碰撞前瞬间,A物块速度v1的大小;
(2)两物体碰撞后瞬间,B球速度v2的大小;
(3)B球运动到圆周最高点时细绳受到的拉力大小。
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