科技助力北京冬奥:我国自主研发的“人体高速弹射装置”几秒钟就能将一名滑冰运动员从静止状态加速到指定速度,辅助滑冰运动员训练各种滑行技术。如图所示,某次训练,弹射装置在加速阶段将质量
的滑冰运动员加速到速度
后水平向右抛出,运动员恰好从A点沿着圆弧的切线方向进入光滑圆弧轨道AB。运动员水平抛出点距A点的竖直高度
,AB圆弧轨道的半径为
,B点是圆弧轨道的最低点,圆弧轨道与水平轨道BD平滑连接,A与圆心O的连线与竖直方向成37°角。MN是一段粗糙的水平轨道,长度为
,水平轨道其他部分光滑。最右侧是一个半径为
的半圆弧光滑轨道,C点是半圆弧光滑轨道的最高点,半圆弧光滑轨道与水平轨道BD在D点平滑连接。取重力加速度
,
,
.整个运动过程中将运动员简化为一个质点。
(1)求运动员水平抛出的速度
;
(2)求运动员经过B点时对轨道的压力大小;
(3)若运动员恰好能通过C点,求MN轨道的动摩擦因数
。
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(1)求运动员水平抛出的速度
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(2)求运动员经过B点时对轨道的压力大小;
(3)若运动员恰好能通过C点,求MN轨道的动摩擦因数
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更新时间:2023-10-29 10:22:54
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【推荐1】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。
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(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。
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(0.4)
名校
【推荐2】如图所示,一质量为m电荷量为—q的小球,从与水平方向成θ角匀强电场中的A点由静止开始沿水平线运动到离地高度为h的B点水平抛出,落地点的速度方向与水平面成θ角,不计空气阻力,重力加速度为g.求
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(1)该匀强电场的场强E的大小,并在图中标明E的方向;
(2)从A点到C点所需的时间.
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/10/5/e8b9511d-1463-45fd-b139-96356f4f9383.png?resizew=193)
(1)该匀强电场的场强E的大小,并在图中标明E的方向;
(2)从A点到C点所需的时间.
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(0.4)
名校
【推荐1】如图所示,在足够长的光滑水平桌面上固定一个四分之一光滑圆弧形槽,半径R=0.45m,末端与桌面相切。将质量m0.1kg的小球(可视为质点)由槽的顶端无初速度释放,经桌面上A点水平飞出,小球恰好无碰撞地沿圆弧切线从B点进入固定的竖直光滑圆弧轨道,B、C为圆弧的两端点,其连线水平,O为圆弧最低点。已知圆弧对应圆心角106°,半径r1m。取g10m/s2,sin37°0.6,cos37°0.8。求:
(1)小球沿弧形槽下滑到槽底端时,球的速度大小;
(2)桌面离水平地面的高度h;
(3)小球运动至O点时对圆弧轨道的压力大小。
(1)小球沿弧形槽下滑到槽底端时,球的速度大小;
(2)桌面离水平地面的高度h;
(3)小球运动至O点时对圆弧轨道的压力大小。
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【推荐2】滑雪是北京2022年冬奥会七大项目之一。如图所示,质量
的运动员从长直助滑道
的A处由静止开始以加速度
匀加速滑下,到达助滑道末端B处时速度
,A与B的竖直高度差
,为了改变运动员的运动方向,在助滑道与起跳台之间用一段弯曲滑道衔接,其中最低点C处附近是一段以O(O点未在图中标出)为圆心的圆弧,半径R为12.8m。助滑道末端B处与滑道最低点C处的高度差
,C点与D点的高度差
,取
。![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/b22397b2f138b10233d9cf9569fb3265.png)
(1)求运动员在
段下滑时受到的阻力f的大小。
(2)若运动员运动到C点时,受到支持力为
,则运动员在B、C间运动时克服阻力做功
为多少?
(3)若
段光滑,求运动员滑到D点时的速度大小
(结果保留两位小数)。
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(1)求运动员在
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(2)若运动员运动到C点时,受到支持力为
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(3)若
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(0.4)
名校
【推荐3】如图为某游乐场内水上滑梯轨道示意图,整个轨道在同一竖直平面内,表面粗糙的AB段轨道与四分之一光滑圆弧轨道BC在B点水平相切,点A距水面的度为H,圆弧轨道BC的半径为R,圆心O恰在水面,一质量为m的游客(视为质点)可从轨道AB的任意位置滑下,不计空气阻力。
(1)若游客从A点由静止开始滑下,到B点沿切线飞出落到D点,求轨道对小球的摩擦力做的功Wf;
(2)若游客从AB段某处滑下,恰好停在B点,又因为受到微小扰动,继续沿圆弧轨道滑到P点后离开轨道,求P点离水面的高度h。
(1)若游客从A点由静止开始滑下,到B点沿切线飞出落到D点,求轨道对小球的摩擦力做的功Wf;
(2)若游客从AB段某处滑下,恰好停在B点,又因为受到微小扰动,继续沿圆弧轨道滑到P点后离开轨道,求P点离水面的高度h。
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(0.4)
【推荐1】如图为游乐场所的轨道,简化为由倾斜直线轨道AB、水平轨道BC、半圆形轨道CDE、水平轨道EF组成,已知轨道AB的倾角θ=37°,AB间高度差H=12m,B、C间距离4m,轨道CD的半径R=4.8m,轨道DE的半径r=2.4m,在轨道ABC上运动时轨道车(含人)受到的阻力为上表面正压力的0.2倍,其余阻力均不计,车轮分布在轨道上、侧、下三面(如图),一起把轨道抱住。游客从A点乘坐轨道车由静止开始沿轨道ABC运动(不计B点转折处动能损失)接着沿轨道CDEF运动,最后从F点离开,制动进入μ=0.3的水平地面。已知轨道车功率P恒为2×103W,进入半圆轨道CD前发动机工作时间由场所管理者控制,进入半圆轨道CD后发动机始终关闭,游客与轨道车质量均为m=50kg,可视为质点。
(1)某次滑行中,经过C点的速度
,求通过C点时人对车的压力;
(2)满足(1)中的条件下,求发动机的工作时间t;
(3)现用轨道车对轨道进行安全测试,轨道所能承受的压力不大于轨道车重力的8倍,求能在安全完成完整测试的情况下,轨道车停止位置离F点的范围。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/11/12/815b956b-a4f1-464c-b59e-ea73b351add4.png?resizew=339)
(1)某次滑行中,经过C点的速度
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(2)满足(1)中的条件下,求发动机的工作时间t;
(3)现用轨道车对轨道进行安全测试,轨道所能承受的压力不大于轨道车重力的8倍,求能在安全完成完整测试的情况下,轨道车停止位置离F点的范围。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/11/12/815b956b-a4f1-464c-b59e-ea73b351add4.png?resizew=339)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2022/11/12/65633347-e2e1-441f-b3f3-bc2619ca75ca.png?resizew=343)
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(0.4)
名校
【推荐2】为了研究过山车的原理,物理小组提出了下列的设想:取一个与水平方向夹角为
、长为
的粗糙的倾斜轨道
,通过水平轨道
与竖直圆轨道相连,出口为水平轨道
,整个轨道除
段以外都是光滑的。其中
与
轨道以微小圆弧相接,如图所示。一个小物块以初速度
,从A点沿倾斜轨道滑下。已知物块与倾斜轨道的动摩擦因数
。(
,
,
)
(1)要使小物块不离开轨道,并从水平轨道
滑出,求竖直圆弧轨道的半径应该满足什么条件?
(2)为了让小物块不离开轨道,并且能够滑回倾斜轨道
,则竖直圆轨道的半径应该满足什么条件?
(3)按照(2)的要求,小物块第
次沿倾斜轨道
上升的高度
的表达式。
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/8141d00b74eb4c50bf861e6ff0edf137.png)
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(1)要使小物块不离开轨道,并从水平轨道
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(2)为了让小物块不离开轨道,并且能够滑回倾斜轨道
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(3)按照(2)的要求,小物块第
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(0.4)
名校
【推荐3】如图所示,物体A放在足够长的木板B上,木板B静置于水平面.用恒力F拉木板B,使它做初速度为零的匀加速直线运动.已知A的质量mA和B的质量mB均为2.0 kg,A、B之间的动摩擦因数μ1= 0.05,B与水平面之间的动摩擦因数μ2= 0.1,最大静摩擦力与滑动摩擦力大小视为相等,重力加速度g取10 m/s2.求:
(1)物体A与木板B刚相对滑动时,拉力F1的大小?
(2)若拉力F2=5 N,在拉力作用下木板B移动2 m时,木板B的动能?
(3)若拉力F由电动机通过细线牵引来提供,t0 = 0时,使木板B做初速度为零,加速度aB = 1.0 m/s2的匀加速直线运动.当t1 = 1.0 s时,将电动机的输出功率立即调整为
= 5W,并在以后的运动过程中始终保持这一功率不变,t2 = 3.8 s时物体A的速度为1.2 m/s.则在t1 = 1.0 s到t2 = 3.8 s这段时间内木板B的位移为多少?
(1)物体A与木板B刚相对滑动时,拉力F1的大小?
(2)若拉力F2=5 N,在拉力作用下木板B移动2 m时,木板B的动能?
(3)若拉力F由电动机通过细线牵引来提供,t0 = 0时,使木板B做初速度为零,加速度aB = 1.0 m/s2的匀加速直线运动.当t1 = 1.0 s时,将电动机的输出功率立即调整为
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![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2019/4/3/2174542360772608/2176048378462208/STEM/30ef8e6e-8ae9-4caf-ac25-5fceeee2a2d3.png?resizew=201)
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