二、游乐场
周末两位同学来到游乐场,在游玩过程中观察游乐设施中蕴含的物理原理。
1.首先他们到达了第一个装置——旋转木马。在转台上有两匹小马A、B,若A的旋转半径小于B的旋转半径,下列说法正确的有( )
2.接着两位学生又来到了与旋转木马相似的“旋转飞椅”这一装置前。观察到,由于悬挂座椅的绳索可以绕悬挂点自由转动,所以当整个装置匀速旋转时,绳索与竖直方向保持一定的夹角,如果测得这个夹角,则可以求出( )
3.后来两位学生来到了蹦极装置前,观察蹦极运动过程,做以下简化(如图甲):忽略空气阻力,将游客视为质点,他的运动始终沿竖直方向。弹性绳的一端固定在O点,另一端和游客相连。请判断游客从O点开始下落到最低点的过程中机械能是否守恒并说明理由:____________ 。4.最后两位学生来到了游乐场最惊险刺激的游玩项目:过山车的面前。其中一位同学观察到,如图1所示,游乐场的过山车可以底朝上在圆轨道上运行,游客却不会掉下来。于是把这种情形抽象为如图2所示的模型:弧形轨道的下端与半径为R的竖直圆轨道相接,B、C分别为圆轨道的最低点和最高点。质量为m的小球(可视为质点)从弧形轨道上距离地面高度为h的A点由静止滚下,到达B点时的速度为,且恰好能通过C点。已知A、B间的高度差为h,g为重力加速度。求:
(1)小球运动到B点时,轨道对小球的支持力F的大小;
(2)小球通过C点时的速率;
(3)小球从A点运动到C点的过程中,克服摩擦力做的功W。
周末两位同学来到游乐场,在游玩过程中观察游乐设施中蕴含的物理原理。
1.首先他们到达了第一个装置——旋转木马。在转台上有两匹小马A、B,若A的旋转半径小于B的旋转半径,下列说法正确的有( )
A.小马A、B的线速度相同 |
B.小马A、B的周期相同 |
C.小马A、B的向心加速度相同 |
D.小马A、B的转速相同 |
A.绳索受到的拉力 | B.人对座椅的压力 |
C.座椅和人的速度 | D.座椅和人的加速度 |
(1)小球运动到B点时,轨道对小球的支持力F的大小;
(2)小球通过C点时的速率;
(3)小球从A点运动到C点的过程中,克服摩擦力做的功W。
更新时间:2024-05-01 06:35:37
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【推荐1】圆周运动也是一种常见的运动形式,我们可以采用自然坐标系对圆周运动进行研究,径向方向的合外力提供圆周运动的向心力,产生向心加速度,这样一个加速度不断改变速度的方向,而切向方向的外力产生切向加速度,这个加速度可以改变速度大小,请利用我们学过的圆周运动的知识,回答以下问题:
1.如图所示,有一皮带传动装置, A、B、C三点到各自转轴的距离分别为、、,已知,若在传动过程中,皮带不打滑.则( )
2.如图是德国物理学家史特恩设计的最早测定气体分子速率的示意图。M、N是两个共轴圆筒的横截面,外筒N的半径为R,内筒的半径比R小得多,可忽略不计。筒的两端封闭,两筒之间抽成真空,两筒以相同角速度绕其中心轴线匀速转动。M筒开有与转轴平行的狭缝S,且不断沿半径方向向外射出速率分别为和的分子,分子到达N筒后被吸附,如果R、、保持不变,取某合适值,则以下结论中正确的是( ) A.当时(n为正整数),分子落在不同的狭条上
B.当时(n为正整数),分子落在同一个狭条上
C.只要时间足够长,N筒上到处都落有分子
D.分子不可能落在N筒上某两处且与S平行的狭条上
3.图甲是汽车通过凸形桥时的情景,图乙是汽车急转弯时的情景。若已知图甲中凸形桥圆弧半径为R;图乙中转弯圆弧半径也为R,路面外侧高内侧低,倾角为;重力加速度为g,则以下说法正确的是( )
4.如图1所示是“DIS向心力实验器”,当质量为的砝码随旋转臂一起在水平面内做圆周运动时,所需的向心力可通过牵引杆由力传感器测得;旋转臂另一端的挡光杆每经过光电门一次,通过力传感器和光电门就同时获得一组向心力F和挡光时间的数据。(1)用尺测得挡光杆的宽度为,某次旋转过程中挡光杆的旋转半径为,经过光电门时的挡光时间为,则角速度_________ 。
(2)保持挡光杆的旋转半径不变,以F为纵坐标,以为横坐标,可在坐标纸中描出数据点作一条直线。作出的直线如图2所示,由此可得砝码做圆周运动的半径为___________ m(结果保留2位有效数字)。
5.动画片《熊出没》中有这样一个情节:某天熊大和熊二中了光头强设计的陷阱,被挂在了树上(如图甲),聪明的熊大想出了一个办法,让自己和熊二荡起来使绳断裂从而得救,其过程可简化如图乙所示,设悬点为O,离地高度为,两熊可视为质点且总质量为m,绳长为且保持不变,绳子能承受的最大张力为,不计一切阻力,重力加速度为g,求:
(1)设熊大和熊二刚好在向右摆到最低点时绳子刚好断裂,则他们的落地点离O点的水平距离为多少;
(2)改变绳长,且两熊仍然在向右到最低点绳子刚好断裂,则绳长为多长时,他们的落地点离O点的水平距离最大,最大为多少:
(3)若绳长改为L,两熊在水平面内做圆锥摆运动,如图丙,且两熊做圆锥摆运动时绳子刚好断裂,则他们落地点离O点的水平距离为多少。
1.如图所示,有一皮带传动装置, A、B、C三点到各自转轴的距离分别为、、,已知,若在传动过程中,皮带不打滑.则( )
A.B点与C点的线速度大小之比为 | B.B点与C点的角速度大小之比为 |
C.B点与C点的向心加速度大小之比为 | D.B点与C点的周期之比为 |
B.当时(n为正整数),分子落在同一个狭条上
C.只要时间足够长,N筒上到处都落有分子
D.分子不可能落在N筒上某两处且与S平行的狭条上
3.图甲是汽车通过凸形桥时的情景,图乙是汽车急转弯时的情景。若已知图甲中凸形桥圆弧半径为R;图乙中转弯圆弧半径也为R,路面外侧高内侧低,倾角为;重力加速度为g,则以下说法正确的是( )
A.图甲中汽车通过桥顶时,速度越大,汽车对桥面的压力越大 |
B.图甲中如果车速,才会出现“飞车现象” |
C.图乙中即使车速,车辆也可能不会向内侧滑动 |
D.图乙中只要车速,车辆便会向外侧滑动 |
(2)保持挡光杆的旋转半径不变,以F为纵坐标,以为横坐标,可在坐标纸中描出数据点作一条直线。作出的直线如图2所示,由此可得砝码做圆周运动的半径为
5.动画片《熊出没》中有这样一个情节:某天熊大和熊二中了光头强设计的陷阱,被挂在了树上(如图甲),聪明的熊大想出了一个办法,让自己和熊二荡起来使绳断裂从而得救,其过程可简化如图乙所示,设悬点为O,离地高度为,两熊可视为质点且总质量为m,绳长为且保持不变,绳子能承受的最大张力为,不计一切阻力,重力加速度为g,求:
(1)设熊大和熊二刚好在向右摆到最低点时绳子刚好断裂,则他们的落地点离O点的水平距离为多少;
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【推荐1】传统牛顿力学与能量解决生活中的问题
1.高空抛物威胁着人们的安全,刑法修正案新增了高空抛物罪。如果一个约50g的鸡蛋,不慎从距离地面12.8m高的窗户处无初速度掉落,砸到地面上(未反弹),地面受到鸡蛋冲击的时间约为0.02s,忽略空气阻力,g取9.8m/s,下列分析正确的是( )
2.“轨道康复者”是“垃圾”卫星的救星,被称为“太空110”,它可在太空中给“垃圾”卫星补充能源,延长卫星的使用寿命。假设“轨道康复者”的轨道半径为地球同步卫星轨道半径的五分之一,其运动方向与地球自转方向一致,轨道平面与地球赤道平面重合,下列说法正确的是( )
3.如图所示,,和为三段光滑圆弧轨道,其圆心角均为,半径均为0.6m,,沿竖直方向,是倾角的粗糙长直轨道,与圆弧相切于点,和圆弧轨道平滑连接。现让质量可视为质点的小物块从长直轨道上的点由静止释放,已知为,小物块与轨道间的动摩擦因数,不计其他阻力,g取9.8m/s,则下列说法正确的是( )
4.如图1所示,光滑水平面上有用轻绳连接的滑块A和B,其间有一处于压缩状态的轻质弹簧。已知、。
(1)若滑块A和B初始静止,剪断轻绳,已知弹簧恢复原长时A速度为,请在图2中画出此时刻 B的速度的图示及B相对A的速度的图示;
(2)若滑块A和B以初速度运动,弹簧弹性势能为,如图3所示,某时刻剪断轻绳,请在图4中画出弹簧恢复原长时滑块A的速度的图示及滑块A速度的变化量的图示。
5.引体向上是同学们经常做的一项健身运动。一质量的同学两手正握单杠,开始时手臂完全伸直,身体呈自然悬垂状态,此时他的下颚距单杠面的高度,然后他用恒力向上拉。若不考虑空气阻力和因手弯曲而引起的人重心位置的变化,下颚必须超过单杠面方可视为合格,请完成下列问题:g取9.8m/s;结果保留2位小数
(1)第一次上拉时该同学持续用恒力经过时间下颚到达单杠面,求该恒力做功多少。
(2)第二次上拉时,用恒力拉至某位置时,他不再用力,而是依靠惯性继续向上运动,为保证此次引体向上合格,恒力至少做功多少?
1.高空抛物威胁着人们的安全,刑法修正案新增了高空抛物罪。如果一个约50g的鸡蛋,不慎从距离地面12.8m高的窗户处无初速度掉落,砸到地面上(未反弹),地面受到鸡蛋冲击的时间约为0.02s,忽略空气阻力,g取9.8m/s,下列分析正确的是( )
A.鸡蛋砸在地面上的过程中,动量变化量的大小约为 |
B.鸡蛋对地面的冲量大小约为 |
C.鸡蛋对地面的作用力大小约为40N |
D.鸡蛋对地面的冲量方向竖直向上 |
A.“轨道康复者”的速度是地球同步卫星速度的5倍 |
B.“轨道康复者”的加速度是地球同步卫星加速度的5倍 |
C.站在赤道上的人可观察到“轨道康复者”向东运动 |
D.“轨道康复者”可在高轨道上加速,以实现对低轨道上卫星的拯救 |
A.小物块滑至点时的速度为 |
B.小物块滑至点时对轨道的压力约为19.14N |
C.小物块不能沿轨道到达点 |
D.小物块能沿轨道运动至点再做平抛运动 |
(1)若滑块A和B初始静止,剪断轻绳,已知弹簧恢复原长时A速度为,请在图2中
(2)若滑块A和B以初速度运动,弹簧弹性势能为,如图3所示,某时刻剪断轻绳,请在图4中画出弹簧恢复原长时滑块A的速度的图示及滑块A速度的变化量的图示。
5.引体向上是同学们经常做的一项健身运动。一质量的同学两手正握单杠,开始时手臂完全伸直,身体呈自然悬垂状态,此时他的下颚距单杠面的高度,然后他用恒力向上拉。若不考虑空气阻力和因手弯曲而引起的人重心位置的变化,下颚必须超过单杠面方可视为合格,请完成下列问题:g取9.8m/s;结果保留2位小数
(1)第一次上拉时该同学持续用恒力经过时间下颚到达单杠面,求该恒力做功多少。
(2)第二次上拉时,用恒力拉至某位置时,他不再用力,而是依靠惯性继续向上运动,为保证此次引体向上合格,恒力至少做功多少?
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【推荐1】荡秋千是非常普遍的娱乐运动。1.如图,荡秋千的人连同座椅可看做质点,仅在竖直面内运动,不计阻力,A、C为左右两侧的最高点。(1)人在A处( )
A.合力不为零 B.向心力为零
C.合力沿切线b的方向 D.向心力沿d的方向
(2)从A荡到C点的过程中,其动能随时间的变化关系图像为( )
(1)为了能够满足“单摆”的模型要求,应( )
A.选用1米左右的轻质细线 B.选用质量较小的塑料球
C.将线紧密缠绕在水平横杆上 D.摆角尽可能的小
(2)测量摆长时,先用游标卡尺测量小球直径,方法正确的是___________ 图。(3)小明用拉力传感器替代光电门传感器,按图(丙)所示安装好。摆球在小角度摆动的过程中,启动计算机软件,得到图(丁)所示的图像。则t=1.5s时摆球在___________ 位置,摆球的振动周期T=___________ s。
A.合力不为零 B.向心力为零
C.合力沿切线b的方向 D.向心力沿d的方向
(2)从A荡到C点的过程中,其动能随时间的变化关系图像为
A.B.C.D.
2.小明同学荡秋千时,发现秋千在运动过程中具有周期性,于是他在实验室找到一些器材进行探究。(1)为了能够满足“单摆”的模型要求,应
A.选用1米左右的轻质细线 B.选用质量较小的塑料球
C.将线紧密缠绕在水平横杆上 D.摆角尽可能的小
(2)测量摆长时,先用游标卡尺测量小球直径,方法正确的是
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