如图所示是某公园中的一项游乐设施,它由弯曲轨道AB、竖直圆形轨道BC以及水平轨道BD组成,各轨道平滑连接,其中圆轨道BC半径
,水平轨道BD长
,BD段对小车产生的摩擦阻力为车重的0.2倍,其余部分摩擦不计,质量为1.0kg的小车从P点静止释放,恰好滑过圆轨道最高点,然后从D点飞入水池中,若小车视为质点,空气阻力不计,求:
(1)P点离水平轨道的高度H;
(2)小车运动到圆轨道最低点时对轨道的压力大小和方向;
(3)在水池中放入安全气垫MN(气垫厚度不计),气垫上表面到水平轨道BD的竖直高度
,气垫的左右两端M、N到D点的水平距离分别为5.6m、8.0m,要使小车能安全落到气垫上,则小车释放点距水平轨道的高度
应满足什么条件?
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/1e572a4757f5428bc2adc75820b8a32e.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/1a3c5656e7a022062c1a1d7636825393.png)
(1)P点离水平轨道的高度H;
(2)小车运动到圆轨道最低点时对轨道的压力大小和方向;
(3)在水池中放入安全气垫MN(气垫厚度不计),气垫上表面到水平轨道BD的竖直高度
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/1db11a243163a3082dbbde854e40f08d.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/d955d197e2ecbfe724570663efcf2a2d.png)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2021/11/7/2846248774033408/2846892913737728/STEM/dbe830f5-a272-40e9-b216-8a74f2d0740e.png?resizew=339)
更新时间:2021-11-08 15:21:22
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较难
(0.4)
名校
【推荐1】如图所示,倾斜放置的传送带以
的速度逆时针匀速转动,传送带长
且与水平方向夹角为
,质量为
的物块(可视为质点)从传送带的顶端由静止释放,物块与传送带间的动摩擦因数为
,物块滑到传送带底端后沿切向进入一极短的光滑曲面,然后从平台左端水平飞出做平抛运动,物块最后垂直打在倾角也为
的斜面上.取
,
.求:
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2018/11/12/2074037788188672/2075927247454208/STEM/9931fd77-77b6-40f8-877f-2812d669729d.png?resizew=225)
(1)物块由传送带顶端滑到底端经历的时间t;
(2)物块与传送带间因摩擦产生的热量Q;
(3)物块做平抛运动下落的高度h.
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/7f6f9e0a22c99ec9b50a14d88015117c.png)
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(1)物块由传送带顶端滑到底端经历的时间t;
(2)物块与传送带间因摩擦产生的热量Q;
(3)物块做平抛运动下落的高度h.
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(0.4)
【推荐2】如图所示,倾斜轨道AB长L1=2
m,与水平方向夹角θ=60°,通过微小圆弧与长为L2=
m的水平轨道BC相连,然后在C处连接一个竖直完整的光滑圆轨道,出口为水平轨道D,如图所示。现将一个质量m=1kg的小球从距A点高h=0.9 m的光滑水平台面上被压缩的弹簧以一定的初速度v0水平弹出,到A点时恰沿倾斜轨道切线滑下。已知小球与AB和BC间的动摩擦因数均为μ=
。g取10 m/s2,求:
(1)小球水平台面上飞出的初速度v0的大小;
(2)被压缩弹簧的弹性势能EP;
(3)要使小球不离开轨道,则竖直圆轨道的半径应该满足什么条件。
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/a7ffe8515ff6183c1c7775dc6f94bdb8.png)
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![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/827ccf0c04aa941ba20d5f4c6068b46b.png)
(1)小球水平台面上飞出的初速度v0的大小;
(2)被压缩弹簧的弹性势能EP;
(3)要使小球不离开轨道,则竖直圆轨道的半径应该满足什么条件。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2020/7/24/2512806391750656/2512971982741504/STEM/c11de9e7-9976-4ae5-a942-d18443cf720c.png?resizew=263)
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(0.4)
名校
【推荐3】某高中兴趣学习小组成员,在学习完必修1与必修2后设计出如图所示的实验
为一水平弹射器,弹射口为A;ABCD为一光滑曲管,其中AB水平,BC为竖直杆
长度可调节
,CD为四分之一圆环轨道
各连接处均圆滑连接
,其圆心为
,半径为
,D的正下方E开始向右水平放置一块橡皮泥板EF,长度足够长
现让弹射器弹射出一质量
的小环,小环从弹射口A射出后沿光滑曲杆运动到D处飞出,不计小环在各个连接处的能量损失和空气阻力
已知弹射器每次弹射出的小环具有相同的初速度
某次实验中小组成员调节BC高度
弹出的小环从D处飞出,现测得小环从D处飞出时速度
,求:
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2018/10/6/2047671063887872/2050051216760832/STEM/4abe57c1-3db6-4764-88ab-3ccf885ef86c.png?resizew=297)
(1)弹射器释放的弹性势能及小环在D处对圆环轨道的压力;
(2)小环落地点离E的距离
已知小环落地时与橡皮泥板接触后不再运动
;
(3)若不改变弹射器弹性势能,改变BC间高度h在
之间,求小环下落在水平面EF上的范围.
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/17af384becd825e998b34fe5eb9268b8.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/fd995178601c2ad7b40f973d268c7bb7.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/04582116cd765fcc5a52f44279ad6c94.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/fd995178601c2ad7b40f973d268c7bb7.png)
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![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/6212febbda56add67df7641d5d422234.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/8f75381b60d66bcddeca98539926e9b4.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/c90282d4a37c9a20620d4bbb0c263cae.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/ccc94f2ea411c691d91a4fc6665c24ce.png)
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![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2018/10/6/2047671063887872/2050051216760832/STEM/4abe57c1-3db6-4764-88ab-3ccf885ef86c.png?resizew=297)
(1)弹射器释放的弹性势能及小环在D处对圆环轨道的压力;
(2)小环落地点离E的距离
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![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/04582116cd765fcc5a52f44279ad6c94.png)
(3)若不改变弹射器弹性势能,改变BC间高度h在
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(0.4)
名校
【推荐1】如图所示是一个过山车轨道模型,AB是一段与水平方向夹角为
,长为
的倾斜轨道,通过水平轨道BC(长度
)与竖直圆轨道
相连(轨道半径
,圆轨道最低点C、G略有错开),出口为水平轨道GH,在GH的右端竖直挡板上固定着一个轻质弹簧,小球与BC轨道的动摩擦因数
可以调节,整个轨道除BC段以外都是光滑的。一个质量
的小球(可视为质点)以水平初速度
从某一高处水平抛出,到A点时速度
,方向恰沿AB方向,并沿倾斜轨道滑下。已知所有轨道转折处均有光滑微小圆弧相接,小球滑过时无机械能损失。g取
,则:
(1)小球水平抛出的位置离A点的水平距离x多大?
(2)要让小球能第一次通过圆轨道的最高点E,动摩擦因数的最大值
是多少?
(3)若小球从A进入轨道后一共能两次通过圆轨道的最高点E,且始终不脱离轨道
,则动摩擦因数的取值应满足什么条件?
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/b6c96cb3ac8290e09c55d4eb336a8608.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/2ee4bc48c62b3a68afa02a50403bac75.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/5aa9341850fe2f7d495a7e4ca1908e9f.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/84b89dea16976470ff96b1cf062deb2d.png)
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(1)小球水平抛出的位置离A点的水平距离x多大?
(2)要让小球能第一次通过圆轨道的最高点E,动摩擦因数的最大值
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(3)若小球从A进入轨道后一共能两次通过圆轨道的最高点E,且始终不脱离轨道
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(0.4)
【推荐2】《愤怒的小鸟》是时下一款很流行的游戏,为了报复偷走鸟蛋的肥猪们,鸟儿以自己的身体为武器,如炮弹般弹射出去攻击肥猪们的堡垒。某班的同学们根据自己所学的物理知识进行假设:视小鸟为质点,小鸟被弹弓沿水平方向弹出,如图所示。其中
,
,
,
,取
,则:
(1)小鸟以多大速度水平弹出刚好擦着台面草地边缘落在地面上?
(2)小鸟被弹出后能否直接打中肥猪?请用计算结果进行说明。
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/96ae8bafcc5463aaf428a10263ae1f9a.png)
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![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/9205a6af4f44441bbe1cdcdfbaf406a6.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/a831fae871c9028a347e59294f7422ec.png)
(1)小鸟以多大速度水平弹出刚好擦着台面草地边缘落在地面上?
(2)小鸟被弹出后能否直接打中肥猪?请用计算结果进行说明。
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(0.4)
名校
【推荐3】如图1所示,质量为M1kg、长为L 3m的长木板放在光滑的水平面上,水平面的右端沿竖直方向固定一光滑的半圆轨道ABC,在与圆心等高的B点有一压力传感器,长木板的上表面与轨道的最低点在同一水平面上,长木板的右端距离轨道最低点的间距为x2m。可视为质点的质量为m2kg的物块从长木板的最左端以v06m/s的速度滑上,物块与长木板之间的动摩擦因数为 0.2,经过一段时间长木板与挡板碰撞,且碰后长木板停止运动。当半圆轨道的半径R发生改变时,物块对B点的压力与半径R的关系图象如图2所示,重力加速度为g=10m/s2。求:
(1)物块运动到半圆轨道最低点A瞬间,其速度应为多大?
(2)图 2 中横、纵坐标x、y分别为多少?
(3)如果半圆轨道的半径R32cm,则物块落在长木板上的点到最左端的最小距离应为多少?(结果保留三位有效数字)
(1)物块运动到半圆轨道最低点A瞬间,其速度应为多大?
(2)图 2 中横、纵坐标x、y分别为多少?
(3)如果半圆轨道的半径R32cm,则物块落在长木板上的点到最左端的最小距离应为多少?(结果保留三位有效数字)
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(0.4)
名校
【推荐1】A、B两物体的质量均为m,A在光滑的水平面上做匀速圆周运动;B在恒定水平力F作用下,从静止开始沿圆的直径方向向A靠近,如图所示.A、B两物体同时开始运动,初始时A、B间距为d.当A运动两周时,恰好与B相遇;当A再绕半周时,又与B相遇.求:
(1)A物体做匀速圆周运动的周期;
(2)A物体做匀速圆周运动的旋转半径;
(3)若已知m=1kg,F=4N,则A做匀速圆周运动所需的向心力大小为多少牛?
(1)A物体做匀速圆周运动的周期;
(2)A物体做匀速圆周运动的旋转半径;
(3)若已知m=1kg,F=4N,则A做匀速圆周运动所需的向心力大小为多少牛?
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(0.4)
【推荐2】如图所示,粗糙轻杆水平固定在竖直轻质转轴上A点。质量为m的小球和轻弹簧套在轻杆上,小球与轻杆间的动摩擦因数为μ,弹簧原长为0.6L,左端固定在A点,右端与小球相连。长为L不可伸长质量不计的细线一端系住小球,另一端系在转轴上B点,AB间距离为0.6L。装置静止时将小球向左缓慢推到距A点0.4L处时松手,小球恰能保持静止。接着使装置由静止缓慢加速转动。已知小球与杆间最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度大小为g,不计转轴所受摩擦。
(1)求弹簧的劲度系数k;
(2)求小球与轻杆间恰无弹力时装置转动的角速度ω;
(3)从开始转动到小球与轻杆间恰无弹力过程中,摩擦力对小球做的功为W,求该过程外界提供给装置的能量E。
(1)求弹簧的劲度系数k;
(2)求小球与轻杆间恰无弹力时装置转动的角速度ω;
(3)从开始转动到小球与轻杆间恰无弹力过程中,摩擦力对小球做的功为W,求该过程外界提供给装置的能量E。
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(0.4)
【推荐1】在竖直面内,质量为m的物块a用一根长度为l的轻绳悬挂于O点,与a相同的物块b静置于光滑平台AB上的A点(A在悬点O正下方)。在光滑平台右端有一以速度v逆时针转动的传送带CD,AB上表面与CD处于同一水平面上。现将物块a向左拉至轻绳水平由静止摆下,细线始终张紧,摆到最低点时恰好与b发生弹性正碰。已知m=1.0kg,l=0.45m,AB、CD的长度均为L=1.0m,v=2m/s,物块与CD之间的动摩擦因数μ=0.5,忽略B、C之间的空隙,两物块均可视为质点,取g=10m/s2。求:
(1)物块a运动到最低点时对绳子的拉力大小;
(2)物块b从滑上传送带到又回到A点所用的时间。
(1)物块a运动到最低点时对绳子的拉力大小;
(2)物块b从滑上传送带到又回到A点所用的时间。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/11/17/e30b0c78-876c-4ce6-b88d-1e27df0055f5.png?resizew=296)
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(0.4)
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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。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2022/5/16/2980788112867328/2981504403013632/STEM/f586409d-ddba-4249-a1e5-3008ae536193.png?resizew=533)
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(0.4)
名校
【推荐3】如图所示,半径为R1=1.8m的
光滑圆弧轨道AB与半径为R2=0.8m的两个
光滑圆弧空心管轨道BCD平滑连接并固定在竖直面内,光滑水平地面上紧靠管口有一质量为M=0.6kg的静止木板,木板上表面正好与管口底部相切,且处在同一水平线上。将一质量为m1=0.1kg的物块从A处由静止释放,与静止于B处的质量为m2=0.2kg的物块碰撞后合为一个整体,并从D处滑上木板,两物块未从木板上滑下。已知两物块与木板间的动摩擦因数均为
=0.4,两物块均可视为质点空心管粗细不计,取重力加速度g=10m/s2。求:
(1)物块m1与物块m2碰撞后刚进入BC轨道时,轨道对其作用力的大小;
(2)木板至少多长;
(3)全过程整个系统损失的机械能。
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/56d266a04f3dc7483eddbc26c5e487db.png)
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(1)物块m1与物块m2碰撞后刚进入BC轨道时,轨道对其作用力的大小;
(2)木板至少多长;
(3)全过程整个系统损失的机械能。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2021/2/1/2648585617743872/2650651112497152/STEM/40f57044-66f1-4d84-a3ad-bed71086e0f5.png)
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