如图所示,半径为R=1.8m的四分之一光滑圆弧轨道AB固定在竖直面内,圆弧轨道最低点B与水平面平滑连接,O为圆弧圆心,OB竖直,水平面上离B点的距离为L=4m处的C点有一竖直固定弹性挡板。甲、乙两个滑块均可视为质点,滑块甲的质量为m1=1.5kg,滑块乙的质量为m2=0.5kg,将滑块乙放在B点,滑块甲在圆弧最高点A点由静止释放,滑块甲沿圆弧向下运动并在最低点与乙发生弹性正碰,滑块乙运动到右端与挡板碰撞过程也没有动能损失,此后,甲、乙两滑块刚好能够发生第二次碰撞(可理解为速度均为零)。已知两滑块与水平面间的动摩擦因数相同,重力加速度大小为10m/s2,碰撞时间极短,求:
(1)滑块甲与滑块乙碰撞后一瞬间,滑块甲对圆弧轨道的压力;
(2)两滑块第一次碰撞到第二次碰撞的时间间隔为多少。
(1)滑块甲与滑块乙碰撞后一瞬间,滑块甲对圆弧轨道的压力;
(2)两滑块第一次碰撞到第二次碰撞的时间间隔为多少。
更新时间:2021/12/28 18:31:37
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【推荐1】红绿灯的设置对指挥城市路口交通影响很大。某城市道路汽车行驶限速,如图是该市一个十字路口前红灯时的情况,第一辆车的车头与停止线平齐,该路口绿灯时间是,已知每辆车长均为,绿灯亮后,每辆汽车都以加速度匀加速到最大限速,然后做匀速直线运动;为保证安全,前后两车相距均为,绿灯亮时第一辆车立即启动,由于人的反应时间和安全考虑每后一辆车启动相对前一辆车均延后。交通规则:黄灯亮时,只要车头过停止线就可以通行,而且有按倒计时显示的时间显示灯。假设此车道排队等待绿灯的车辆足够多,试回答关于此车道车辆运动的以下问题:
(1)绿灯亮后,求经过多长时间停止线后第3辆车车头到达停止线;
(2)在本次绿灯亮时间内共多少辆汽车通过?
(3)若黄灯亮时未过线的第一辆车,在绿灯倒计时显示灯刚亮出“3”时开始刹车做匀减速运动(),结果车的前端与停车线相齐时刚好停下,求刹车时(视为匀变速运动)汽车加速度的大小。并求此车停止瞬间其与第一个通过绿灯的汽车车尾的距离d。
(1)绿灯亮后,求经过多长时间停止线后第3辆车车头到达停止线;
(2)在本次绿灯亮时间内共多少辆汽车通过?
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【推荐2】ETC是高速公路上不停车电子收费系统的简称。如图,汽车以的速度行驶,如果过人工收费通道,需要在收费站中心线处减速至0,经过缴费后,再加速至行驶;如果过ETC通道,需要在中心线前方处减速至,匀速到达中心线后,再加速至行驶。设汽车加速和减速的加速度大小均为,求:
(1)汽车由于通过人工通道需要的时间t
(2)汽车由于通过ETC通道需要的时间
(3)汽车通过ETC通道比通过人工收费通道节约多少时间。
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【推荐3】卡车车厢中装载的货物应该跟车厢固定好,以免发生事故。有一次一辆卡车只装运了一个木箱,但没有固定,当卡车沿平直公路以v0=8m/s的速度匀速行驶时,司机发现前方有情况,立即紧急制动,制动后卡车以大小为a1=4m/s2的加速度做匀减速运动,假定卡车制动开始,木箱就在摩擦力作用下沿车厢底板向前滑动做匀变速运动,加速度大小为a2=2m/s2,木箱在车厢底板上滑动了L=7m后撞上车厢的前挡板。取g=10m/s2,求:
(1)木箱刚要与挡板相撞时卡车位移的大小;
(2)木箱刚要与挡板相撞时木箱速度的大小。
(1)木箱刚要与挡板相撞时卡车位移的大小;
(2)木箱刚要与挡板相撞时木箱速度的大小。
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【推荐1】如图甲所示为2022年北京冬奥会上,我国滑雪运动员谷爱凌女子大跳台夺冠瞬间。图乙是女子大跳台完整结构示意图,AB是助滑坡段,高度h1=60m;圆弧BCD为起飞段,圆心角,半径R=63m,AB与圆弧BCD相切;EF为着陆坡段,高度h2=20m,倾角;FG为停止区。某次运动员从A点由静止开始自由起滑,经过圆弧BCD从与B点等高的D点飞出,最终恰好沿EF面从E点落入着陆坡段,CE与圆弧相切于C。已知除圆弧轨道外,其余轨道各部分与滑雪板间的动摩擦因数均为,经过圆弧段对C点压力为重力的1.5倍,运动员连同滑雪板的质量m=60kg,各段连接处无能量损失,忽略空气阻力的影响。(g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)。求:
(1)运动员在C点的速度大小;
(2)运动员经过圆弧BCD段时摩擦力做的功;
(3)运动员在FG停止区运动的时间为多少?
(1)运动员在C点的速度大小;
(2)运动员经过圆弧BCD段时摩擦力做的功;
(3)运动员在FG停止区运动的时间为多少?
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【推荐2】科技馆有一套儿童喜爱的机械装置,其结构如图所示:传送带AB部分水平,其长度L1=1.344m,以v1=1.2m/s顺时针匀速转动。大轮半径r =6.4cm,其下端C点与圆弧轨道DEF的D点在同一水平线上,F点和倾斜传送带GH的下端G点平滑连接。圆弧轨道的半径R=0.5m,倾斜传传送带GH长为L2=0.4m,倾角θ=37°。某同学将一质量为0.5kg的小物块轻放在水平传送带左端A处,小物块从B点离开水平传送带后,恰能从D点沿切线方向进入圆弧轨道,到达F点后,小物块以v2=2m/s的速度滑上倾斜传送带GH。已知小物块与两段传送带的动摩擦因数均为μ=0.5,重力加速度g=10 m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8,求:
(1)小物块由A到B所经历的时间;
(2)小物块在D点对圆弧的压力大小;
(3)若要小物块能被送到H端,倾斜传动带GH顺时针运转的速度应满足的条件。
(1)小物块由A到B所经历的时间;
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【推荐3】在2022年北京冬季奥运会上,中国运动员夺得自由式滑雪女子大跳台金牌。如图为该项比赛赛道示意图,AD段为助滑道,DO段为一半径为圆弧轨道,OB段为倾角的着陆坡。一质量为的运动员从助滑道的起点A由静止开始下滑,经过圆弧轨道到达起跳点O时,借助设备和技巧,保持在该点的速率不变而以与水平方向成θ角(起跳角)的方向起跳,最后落在着陆坡上的某点C。已知在圆弧轨道最低点的速度为40m/s,在O点的速度大小为,不计一切摩擦和阻力,重力加速度g取。
可能用到的公式:积化和差。
(1)求运动员在圆弧轨道最低点所受到的支持力
(2)求起跳角θ为多大时落点C距O点最远?
(3)落点C距O点最远距离L为多少?
(4)在(2)问中,运动员离开雪坡的最大距离为多少?
可能用到的公式:积化和差。
(1)求运动员在圆弧轨道最低点所受到的支持力
(2)求起跳角θ为多大时落点C距O点最远?
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【推荐1】在学校组织的趣味运动会上,某科技小组为大家提供了一个寓学于乐的游戏。如图所示,轨道模型中A点左侧的水平面光滑,右侧AE及EF由同种材料制成,AE长L=1m,小球与AE、EF的动摩擦因数均为μ=0.3,其余轨道阻力不计。足够长的倾斜轨道EF与水平面的夹角为37°,ABCDA'是与A、A'点相切的半径R=0.2m的竖直圆形光滑轨道(A、A'相互靠近且错开,ABC 是圆管,圆管的直径略大于小球的直径且远小于圆轨道半径)。现将一质量m=0.2kg的小球放在P点,用弹簧装置将小球从静止弹出使其沿着轨道运动,运动过程中小球始终不能脱离轨道,不考虑AE与EF连接处的能量损失,已知sin37°=0.6,cos37°=0.8。
(1)当弹簧的弹性势能Ep=0.6J,求小球运动到圆心等高处B点时对轨道压力的大小;
(2)当弹簧的弹性势能Ep=2J,判断小球最终停止的位置;
(3)若弹性势能可在0到2J范围内任意调节,在保证小球始终不脱离轨道的情况下,讨论小球运动过程中上升的最大高度h和弹性势能Ep之间的关系。
(1)当弹簧的弹性势能Ep=0.6J,求小球运动到圆心等高处B点时对轨道压力的大小;
(2)当弹簧的弹性势能Ep=2J,判断小球最终停止的位置;
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【推荐2】光滑管状轨道由直轨道和圆弧形轨道组成,二者在处相切并平滑连接,为圆心,、在同一条水平线上,竖直.一直径略小于圆管直径的质量为的小球,用细线穿过管道与质量为的物块连接,将小球由点静止释放,当小球运动到处时细线断裂,小球继续运动.已知弧形轨道的半径为,所对应的圆心角为,、,.
(1)若,求小球在直轨道部分运动时的加速度大小.
(2)若,求小球从点抛出后下落高度时到点的水平位移.
(3)、满足什么关系时,小球能够运动到点?
(1)若,求小球在直轨道部分运动时的加速度大小.
(2)若,求小球从点抛出后下落高度时到点的水平位移.
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【推荐3】一质量为的小球用长为的轻绳悬挂在固定点O上,将轻绳拉直至水平位置后,由静止释放小球,小球在最低点与光滑水平面上放置的小滑块b发生正碰,碰撞时间极短且碰撞过程中无机械能损失,碰后小滑块滑到并排放置在右侧光滑水平地面上的两块木板c、d上,两木板间相互接触但不粘连,木板上表面与水平面齐平,小滑块最终恰好没有离开木板d。已知:小滑块b的质量和两木板c、d的质量均为,木板c的长度为,小滑块与两木板间的动摩擦因数均为,重力加速度g取。不计空气阻力,求:
(1)小球与小滑块b碰后,小滑块b的速度大小;
(2)小滑块b从滑上c的左端到滑离c所用的时间;
(3)木板d的长度。
(1)小球与小滑块b碰后,小滑块b的速度大小;
(2)小滑块b从滑上c的左端到滑离c所用的时间;
(3)木板d的长度。
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真题
【推荐1】一弹射游戏装置竖直截面如图所示,固定的光滑水平直轨道AB、半径为R的光滑螺旋圆形轨道BCD、光滑水平直轨道DE平滑连接。长为L、质量为M的平板紧靠长为d的固定凹槽EFGH侧壁EF放置,平板上表面与DEH齐平。将一质量为m的小滑块从A端弹射,经过轨道BCD后滑上平板并带动平板一起运动,平板到达HG即被锁定。已知R=0.5 m,d=4.4 m,L=1.8 m,M=m=0.1 kg,平板与滑块间的动摩擦因数μ1=0.6、与凹槽水平底面FG间的动摩擦因数为μ2。滑块视为质点,不计空气阻力,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度。
(1)滑块恰好能通过圆形轨道最高点C时,求滑块离开弹簧时速度v0的大小;
(2)若μ2=0,滑块恰好过C点后,求平板加速至与滑块共速时系统损耗的机械能;
(3)若μ2=0.1,滑块能到达H点,求其离开弹簧时的最大速度vm。
(1)滑块恰好能通过圆形轨道最高点C时,求滑块离开弹簧时速度v0的大小;
(2)若μ2=0,滑块恰好过C点后,求平板加速至与滑块共速时系统损耗的机械能;
(3)若μ2=0.1,滑块能到达H点,求其离开弹簧时的最大速度vm。
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【推荐2】图甲是一种智能减震装置的示意图,轻弹簧下端固定,上端与质量为2m的减震环a连接,并套在固定的竖直杆上,a与杆之间的智能涂层材料可对a施加大小可调节的阻力。每次性能测试时,质量为m的b环(b环与杆无相互作用),从某高度静止释放,之后与a发生正碰;碰撞后,b的速度大小总变为碰前的倍、方向向上,然后拿走b环,a向下运动2d时速度减为零。测试初始位置,a静止在弹簧上,弹簧压缩量为2d,弹簧储存的弹性势能可用计算(k为弹簧劲度系数,x为弹簧形变量)。在第一次性能测试中,b从距a高h=4.5d处静止释放,调节a受到涂层的阻力大小f与下移距离S之间的关系如图乙中实线①所示。已知量m、d和重力加速度g,求:
(1)a下降过程,阻力做功W1及弹簧弹力做功W2;
(2)的值;
(3)将a放回初始位置进行第二次测试。调节a受到涂层的阻力与下移距离S的关系如图乙实线②所示,求b释放时,距a的高度。
(1)a下降过程,阻力做功W1及弹簧弹力做功W2;
(2)的值;
(3)将a放回初始位置进行第二次测试。调节a受到涂层的阻力与下移距离S的关系如图乙实线②所示,求b释放时,距a的高度。
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【推荐3】如图所示,光滑的半径为的圆弧最低点与竖直墙壁AB相连,质量的小球1与长度为轻杆相连,轻杆的另一端通过铰链与质量为的小滑块相连,小滑块套在光滑的水平杆上。初始轻杆紧靠墙壁竖直放置,小球1刚好处在圆弧的末端。现将质量为的小球2从圆弧上的C点由静止释放,CO连线与竖直方向的夹角为53°,小球2运动至圆弧的最低点与小球1发生弹性正碰,碰后立刻撤掉小球2。已知重力加速度的大小不计空气阻力。求
(1)小球2运动至轨道最低点与小球1碰撞前瞬间对轨道的压力大小;
(2)两球碰撞后的瞬间,小球1的速度大小;
(3)轻杆上作用力为零时,小球1的速度大小及此时轻杆与竖直方向夹角的余弦值;
(4)小球1落到水平杆上前一瞬间的速度大小。
(1)小球2运动至轨道最低点与小球1碰撞前瞬间对轨道的压力大小;
(2)两球碰撞后的瞬间,小球1的速度大小;
(3)轻杆上作用力为零时,小球1的速度大小及此时轻杆与竖直方向夹角的余弦值;
(4)小球1落到水平杆上前一瞬间的速度大小。
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