如图,竖直平面内一足够长的光滑倾斜轨道与一长为L的水平轨道通过一小段光滑圆弧平滑连接,水平轨道右下方有一段弧形轨道PQ。质量为m的小物块A与水平轨道间的动摩擦因数为
。以水平轨道末端O点为坐标原点建立平面直角坐标系
,x轴的正方向水平向右,y轴的正方向竖直向下,弧形轨道P端坐标为
,O端在y轴上。重力加速度为g。
(1)若A从倾斜轨道上距x轴高度为
的位置由静止开始下滑,求A经过O点时的速度大小;
(2)将质量为3m的小物块B置于O点,A沿倾斜轨道由静止开始下滑,与B发生弹性碰撞(碰撞时间极短),要使B恰好落在P点,求A下滑的初始位置距x轴高度,并分析A能否飞出O点,若不能,停在水平轨道上的坐标值为多少?
(3)若A从倾斜轨道上不同位置由静止开始下滑,经过O点落在弧形轨道PQ上的动能均相同,求PQ的曲线方程。
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(1)若A从倾斜轨道上距x轴高度为
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/5d45a8ba452c1c528cc16847bf83f515.png)
(2)将质量为3m的小物块B置于O点,A沿倾斜轨道由静止开始下滑,与B发生弹性碰撞(碰撞时间极短),要使B恰好落在P点,求A下滑的初始位置距x轴高度,并分析A能否飞出O点,若不能,停在水平轨道上的坐标值为多少?
(3)若A从倾斜轨道上不同位置由静止开始下滑,经过O点落在弧形轨道PQ上的动能均相同,求PQ的曲线方程。
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23-24高三上·江西上饶·阶段练习 查看更多[2]
更新时间:2023-12-13 23:37:47
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解答题
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较难
(0.4)
【推荐1】如图所示,BCD为半径为R的光滑圆轨道,O为圆心,CD为竖直直径,
。现从与D点等高的A点水平抛出一小球,小球运动至B点时,刚好沿B点切线进入圆轨道,并恰好能过D点,落在水平台上的E点。空气阻力不计,重力加速度为g,试求:
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(1)从A点抛出时的初速度
;
(2)BE间的距离s。
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(1)从A点抛出时的初速度
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(2)BE间的距离s。
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较难
(0.4)
【推荐2】如图为某个有奖挑战项目的示意图,挑战者压缩弹簧将质量的弹丸从筒口A斜向上弹出后,弹丸水平击中平台边缘B处质量为
的滑块,滑块下面是质量为
的“L形”薄板,只要薄板能撞上P处的玩具小熊就算挑战成功。已知弹丸抛射角
,滑块离地高度为
,B与P处的小熊相距
,薄板长度
,最初滑块在薄板的最左端;滑块与薄板间的动摩擦因数为
,薄板与平台间的动摩擦因数
,最大静摩擦力等于滑动摩擦力;薄板厚度不计,弹丸和滑块都视为质点,重力加速度
。
(1)求A、B间的水平距离x;
(2)若弹丸与滑块发生弹性碰撞,且滑块和薄板右侧挡板碰撞后立即粘在一起,试通过计算判定挑战是否成功。
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较难
(0.4)
【推荐3】如图所示,光滑的圆锥体固定在水平地面上,其轴线沿竖直方向,在圆锥体顶用长
的细线悬挂一质量
的小球(可视为质点),小球静止时细线与圆锥表面平行且细线与轴线的夹角
。已知圆锥体的高度
,细线能承受的最大拉力
,取重力加速度大小
,
,
。现使圆锥体绕其轴线缓慢加速转动,小球也随圆锥体一起做角速度缓慢增大的圆周运动(不同时间内均可视为匀速圆周运动)。
(1)求小球即将离开圆锥体表面时的角速度大小
;
(2)当小球的角速度大小
时,求细线上的拉力大小
;
(3)若细线上的拉力达到最大拉力的瞬间细线绷断,此瞬间小球速度不受影响,求小球落到水平地面的位置到圆锥体轴线的距离d。
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(1)求小球即将离开圆锥体表面时的角速度大小
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(2)当小球的角速度大小
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(3)若细线上的拉力达到最大拉力的瞬间细线绷断,此瞬间小球速度不受影响,求小球落到水平地面的位置到圆锥体轴线的距离d。
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较难
(0.4)
【推荐1】2022年北京冬奥会冰壶项目的比赛场地如图所示。
、
、
为场地中心线上的三个点,一冰壶B静止在半径
的营垒圆形边界
处。队员使冰壶A以速度
从
点沿中心线出发。在与初速度同向、恒力
作用下,经
在
处脱手。脱手后,队友用冰刷擦拭
间的冰面,从
处开始经过时间
,冰壶A以速度
在
处与冰壶B发生第一次正碰(碰撞时间极短)。冰壶A、B可视为质点,质量均为
,已知未用冰刷擦拭的冰面动摩擦因数
,擦拭后的冰面动摩擦因数变为
,重力加速度
取
,不计空气阻力,冰刷始终不接触冰壶。
(1)求冰壶A到达
处时的速度大小
和
段冰面
的大小;
(2)第一次碰撞后,冰壶B恰好停止营垒中心O处,求第一次碰撞过程损失的机械能;
(3)第一次碰撞后,只擦拭冰壶A前方冰面并使
,可使冰壶A、B发生多次正碰。已知冰壶A、B每次碰撞前后速度均满足
比值不变,试通过计算说明第三次碰撞时冰壶B在营垒的哪个区域?(营垒各区域尺寸如图所示)
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![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/54a5d7d3b6b63fe5c24c3907b7a8eaa3.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/e744cd6adcab3b23b3b494534463de53.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/54a5d7d3b6b63fe5c24c3907b7a8eaa3.png)
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(1)求冰壶A到达
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(2)第一次碰撞后,冰壶B恰好停止营垒中心O处,求第一次碰撞过程损失的机械能;
(3)第一次碰撞后,只擦拭冰壶A前方冰面并使
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(0.4)
【推荐2】如图所示是水上乐园水滑梯的示意图,质量m=50kg的人从长直水滑道AB的A处由静止开始以加速度a=2.5m/s2匀加速滑下,到达直滑道末端B时速度vB=20m/s,A与B的竖直高度差H=48m,为了改变人的运动方向,在直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为圆心的圆弧直滑道末端B与滑道最低点C的高度差h=5m,人在B、C间运动时阻力做功W=-500J,最后人从起跳台飞出安全落入水池中,取g=10m/s2。
(1)求人在AB段下滑时受到阻力f的大小;
(2)若人能够承受的最大压力为其所受重力的6倍,则C点所在圆弧的半径R至少应为多大。
(1)求人在AB段下滑时受到阻力f的大小;
(2)若人能够承受的最大压力为其所受重力的6倍,则C点所在圆弧的半径R至少应为多大。
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(0.4)
【推荐1】如图所示,竖直固定的圆弧轨道和水平轨道相连,水平轨道的右侧有一质量为m的滑块C与轻质弹簧的一端相连,弹簧的另一端固定在竖直墙M上,弹簧处于自然长度时,滑块C静止在P点;在水平轨道上D点正上方的O点,用一根长为L的细线悬挂质量为2m的小球B,小球B与D点恰好接触但无压力。质量为2m的滑块A从圆弧轨道上由静止释放,进入水平轨道后与小球B发生碰撞﹐碰撞后B恰好能在竖直平面内做圆周运动,经一段时间后A与C发生碰撞﹐碰后粘在一起压缩弹簧,弹簧被压缩到最短时的弹性势能为
。P点左侧的轨道光滑、右侧的轨道粗糙,滑块A、C与水平轨道PM段的动摩擦因数均为
,A、B、C均可视为质点,A、B间的所有碰撞均为弹性碰撞,空气阻力不计,重力加速度大小为g。求:
(1)A与B碰后瞬间B的速度大小
;
(2)A从圆弧轨道上开始下滑的位置距水平轨道的高度h;
(3)弹簧的最大压缩量x。
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/b68a83af8bfb3cbe23debe9d7d02f969.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/1100379a4385b9ce064847bc21760adc.png)
(1)A与B碰后瞬间B的速度大小
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/b3702da8f39e362c7fc0acdddb8de103.png)
(2)A从圆弧轨道上开始下滑的位置距水平轨道的高度h;
(3)弹簧的最大压缩量x。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2021/6/7/2745037470654464/2745564517294080/STEM/751327ee-c594-4de8-8f00-6332782e708d.png?resizew=484)
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(0.4)
名校
【推荐2】如图所示,一质量M=0.4kg的小物块B在足够长的光滑水平台面上静止不动,其右侧固定有一轻质水平弹簧(处于原长)。台面的右边平滑对接有一等高的水平传送带,传送带始终以v=1m/s的速率逆时针转动,另一质量m=0.1kg的小物块A以速度v0=4m/s水平滑上传送带的右端。已知物块A与传送带之间的动摩擦因数μ=0.1,传送带左右两端的距离l=3.5m,滑块A、B均视为质点,忽略空气阻力,取g=10m/s2。
(1)求物块A第一次压缩弹簧过程中弹簧的最大弹性势能Epm;
(2)物块A第二次离开传送带时的速度大小。
(1)求物块A第一次压缩弹簧过程中弹簧的最大弹性势能Epm;
(2)物块A第二次离开传送带时的速度大小。
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2018/1/16/1861743728517120/1864242319261696/STEM/f1c34e19-6c44-4424-9c50-443820477416.png?resizew=343)
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较难
(0.4)
名校
【推荐3】如图所示,在光滑水平面上有一辆质量
的小车右端锁定在墙面上,小车左边部分为半径
的四分之一光滑圆弧轨道,圆弧轨道末端平滑连接一水平粗糙面,粗糙面右端是一弹性挡板,挡板左侧有少许触发式炸药。有一个质量为
的小物块(可视为质点)从小车左侧圆弧轨道顶端A点由静止释放。恰好能碰到炸药,炸药爆炸瞬间释放的能量有
转化为小物块的动能(炸药爆炸后瞬间小物块速度沿水平方向),同时解除墙面对小车的锁定。(重力加速度g取
)
(1)求小物块第一次滑到圆弧轨道末端时轨道对小物块的支持力
的大小;
(2)若A点上方空间存在竖直向下的风(对小车没有作用力),风对小物块的作用力方向仅沿竖直方向向下(与小物块相互作用的过程不产生热量),其大小与距A点所在的水平面的高度成正比,比例系数为
。求小物块相对于A点能上升的最大高度h;
(3)在(2)的条件下,通过分析判断小物块整个运动过程中能几次从A点飞离小车,并求小车在整个运动过程中能达到的最大速度
。(结果可用根号表示)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/c3f4361ba78a913c3be1f47eec75b95a.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/59184d6ca2499b573e99b3b211ca75e9.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/6967ec3aaf9e7e6a9d90533b8ff61d10.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/a7125fbf2813f3ca4f6b5c7d23e546bb.png)
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/b1eebd522c4de12f8255e649d3145d51.png)
(1)求小物块第一次滑到圆弧轨道末端时轨道对小物块的支持力
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/4367f2fd8581477f7a4fd702a4de7d83.png)
(2)若A点上方空间存在竖直向下的风(对小车没有作用力),风对小物块的作用力方向仅沿竖直方向向下(与小物块相互作用的过程不产生热量),其大小与距A点所在的水平面的高度成正比,比例系数为
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/d677f6f0572a2857ce099fdc3c1bf5aa.png)
(3)在(2)的条件下,通过分析判断小物块整个运动过程中能几次从A点飞离小车,并求小车在整个运动过程中能达到的最大速度
![](https://staticzujuan.xkw.com/quesimg/Upload/formula/d23d96b9e0d40658127563525193bde4.png)
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/1/10/078b3c0c-6bed-4aa9-84b3-afe9f68ee332.png?resizew=301)
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