组卷网 > 高中物理综合库 > 力学 > 曲线运动 > 圆周运动 > 生活中的圆周运动 > 竖直方向的圆周运动 > 绳球类模型及其临界条件
题型:解答题 难度:0.65 引用次数:214 题号:16288818
如图所示,粗糙水平地面与半径为R=0.5m的粗糙半圆轨道OQP相连接,且在同一竖直平面内,圆心在PO中点。质量为m=1kg的小物块在水平恒力F=15N的作用下,从E点由静止开始做匀加速直线运动,当小物块运动到O点时撤去F,小物块沿半圆轨道运动恰好能通过P点,已知EO间的距离为L=3m,小物块与地面和半圆轨道的动摩擦因数为μ=0.3,重力加速度g取10m/s2。整个过程不计空气阻力,求:
(1)小物块离开P点后落到地面上的点与O点之间的距离;
(2)小物块运动到O点时对圆轨道O点的压力大小;
(3)整个过程克服摩擦力做功。

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【推荐1】如图是一个设计“过山车”的试验装置的原理示意图。斜面AB与竖直面内的圆形轨道在B点平滑连接。斜面AB和圆形轨道都是光滑的。圆形轨道半径为R。一个质量为m的小车(可视为质点)在A点由静止释放沿斜面滑下,小车恰能通过圆形轨道的最高点。已知重力加速度为g。求:
(1)如果小车恰能通过圆形轨道的最高点C,求在B点轨道对小车的支持力的大小;
(2)如果小车能不脱离轨道,求A点与地面高度的取值范围。
2021-10-18更新 | 271次组卷
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【推荐2】如图所示,轻质细绳一端悬挂于O点,另一端系一质量为m的小球,细绳与竖直方向成60°时,用水平力拉住小球,小球处于平衡状态,重力加速度为g,忽略空气阻力,求:

(1)水平拉力大小;
(2)撤去水平力,小球摆至最低点时细绳的拉力大小.
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【推荐3】如图所示,所有轨道均在同一竖直平面内、所有的连接处均平滑,已知竖直圆轨道半径r=0.5m,小球质量m=20g且可视为质点,L1=0.5m不变,L2=0.5m。某次游戏时,小球从高为h(可调)的斜轨道AB端点B由静止释放,沿斜轨道下滑通过竖直圆轨道和水平轨道AEEG与位于同一竖直平面内的三段光滑管道(GHHIIJ)且HIIJ分别是半径为R的圆弧管均在HI处平滑对接(圆心O1O2平行水平面),J点是管道上端出口点,切线水平方向。小球与ABEG及长为L(可调)水平轨道JK间摩擦因数均为μ=0.5,小球与其它轨道摩擦及空气阻力忽略不计,管道粗细可以忽略,g取10m/s2。小球刚好不脱离轨道且恰能滑上粗糖水平轨道JK,则:
(1)试求大圆弧IJ半径R?
(2)在(1)问情况下,小球经过圆轨道运动到与圆心O等高的P点时对轨道的压力F1与滑块运动到小圆弧管最低点H时对轨道的压力F2大小之比?
(3)在(1)问中大圆弧半径R不变情况下,调节斜轨道的高度h=3m,使小球从B点静止下滑后,问应调节JK长度L为何值时,小球在水平面上的落点N(图中未画出)与J点水平距离最大?并计算出最大距离。
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