如图所示,某游戏装置由弧形轨道AB、竖直圆轨道BMCND、水平直轨道DE平滑连接而成,固定在水平地面上(弧形轨道末端各轨道间略错开,不影响小球前行)。质量的小球从弧形轨道离地高h处由静止释放,已知圆轨道半径,取,弧形轨道和圆轨道均可视为光滑,忽略空气阻力。
(1)若,求小球到达C点时对轨道的压力;
(2)若小球从弧形轨道离地高h处由静止释放,要求小球不脱离轨道,求h需要满足的条件;
(3)若竖直圆轨道上部正中央有一段缺口MN,该缺口所对的圆心角为,可调,现将小球从距地面处无初速度释放,试论证小球能否从M点飞出后再从N点切入圆弧轨道。
(1)若,求小球到达C点时对轨道的压力;
(2)若小球从弧形轨道离地高h处由静止释放,要求小球不脱离轨道,求h需要满足的条件;
(3)若竖直圆轨道上部正中央有一段缺口MN,该缺口所对的圆心角为,可调,现将小球从距地面处无初速度释放,试论证小球能否从M点飞出后再从N点切入圆弧轨道。
更新时间:2024-05-13 15:43:49
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【推荐1】2020年2月,在国际单板滑雪U型场地赛中,我国运动员蔡雪桐勇夺冠军。如图,滑道边缘线的倾角,运动员以速度从上的O点沿的切面滑出滑道,滑出时速度方向与的夹角为,腾空后从上的A点进入滑道。已知重力加速度为g,运动员可视为质点,不计空气阻力。求运动员:
(1)腾空中上升的最大高度;
(2)腾空中离的最大距离;
(3)到达A点时的速度。
(1)腾空中上升的最大高度;
(2)腾空中离的最大距离;
(3)到达A点时的速度。
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【推荐2】某工厂为实现自动传输工件设计了如图所示的传送装置,倾角为的传送带固定在地面上,下端的B点与半径为、圆心为O的光滑圆弧轨道BCD相切且紧密连接,B、D两点等高,D点为圆弧轨道BCD与地面的连接点,C点为圆弧轨道BCD的最低点。高度为、上面敞口的箱子P放置在圆弧轨道BCD右侧的水平地面上。工人将质量为m的工件(可视为质点)由静止置于顺时针转动的传送带顶端的A点,工件到传送带底端B点沿切线进入光滑圆弧轨道,在D点飞出后落入箱子P中。已知传送带匀速转动的速度是,工件与传送带之间的动摩擦因数为,传送带的A、B两点之间的长度为,箱子的长度为。忽略工件由传送带进入圆弧轨道时的能量损失,箱子的厚度及空气阻力,已知重力加速度大小g取,,。
(1)若工件的质量,求工件运动至圆弧轨道最低点C时对轨道的压力大小。(结果保留一位小数)
(2)若箱子P放置在合适的位置,求工件从D点飞出到开始进入箱子所需要的时间。
(3)为使工件能落入箱子P,求箱子P的左侧距D点的距离范围。
(1)若工件的质量,求工件运动至圆弧轨道最低点C时对轨道的压力大小。(结果保留一位小数)
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【推荐3】打水漂是同学们喜闻乐见的游戏之一。仅需要一块小瓦片,在手上呈水平放置后,用力甩出,瓦片就会擦水面飞行,不断地在水面上向前弹跳,直至下沉。
为了在高中阶段研究它,我们可以忽略瓦片的旋转,把瓦片与水的作用过程简化为碰撞过程。假设瓦片每次碰撞前后竖直方向的速度大小保持不变,但在碰撞过程中水平面并不光滑,对瓦片有摩擦力作用,动摩擦因数为,若已知瓦片质量为m,水平抛出后,初次撞击水面时速度大小为v、且与竖直方向夹角为,求瓦片出手后所能飞行的最远距离。(重力加速度为g,碰撞过程中忽略瓦片所受重力,空气阻力不计)
为了在高中阶段研究它,我们可以忽略瓦片的旋转,把瓦片与水的作用过程简化为碰撞过程。假设瓦片每次碰撞前后竖直方向的速度大小保持不变,但在碰撞过程中水平面并不光滑,对瓦片有摩擦力作用,动摩擦因数为,若已知瓦片质量为m,水平抛出后,初次撞击水面时速度大小为v、且与竖直方向夹角为,求瓦片出手后所能飞行的最远距离。(重力加速度为g,碰撞过程中忽略瓦片所受重力,空气阻力不计)
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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?
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【推荐2】如图甲所示,带有半圆形轨道的凹槽放在水平面上,凹槽左侧有一固定的障碍物,为轨道的两端,轨道半径为。在点正上方某高度从静止开始释放一质量为的小球,小球下落后从端进入轨道,此后小球只在凹槽内运动,设凹槽质量为2m,不计摩擦和空气阻力。
(1)求小球释放时距离端的最大高度;
(2)在满足(1)的条件下,求凹槽离开障碍物后轨道最低点对小球的支持力的大小;
(3)现将该凹槽固定在倾角为的斜面上(图乙),将小球从距离点某高度水平拋出,小球恰好能无碰撞地从端进入轨道运动,此后小球能原路返回到拋出点.试求抛出点距离端的最大高度。
(1)求小球释放时距离端的最大高度;
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【推荐3】如图所示,在光滑水平面上通过锁定装置固定一质量M=2kg的小车,小车左边部分为半径R=1.2m的四分之一光滑圆弧轨道,轨道末端平滑连接一长度L=2.85m的水平粗糙面,粗糙面右端是一挡板。有一个质量为m=1kg的小物块(可视为质点)从圆弧轨道顶端A点静止释放,水平粗糙面动摩擦因数μ=0.08,小物块与挡板的碰撞无机械能损失,重力加速度g=10m/s2。
(1)求小物块滑到圆弧轨道末端时轨道对小物块的支持力大小;
(2)若解除小车锁定,求小物块滑到圆弧轨道末端时的速度;
(3)若解除小车锁定,求整个运动过程中物块与小车右端挡板碰撞的次数以及小车发生的位移大小。
(1)求小物块滑到圆弧轨道末端时轨道对小物块的支持力大小;
(2)若解除小车锁定,求小物块滑到圆弧轨道末端时的速度;
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【推荐1】如图所示,固定光滑圆弧面与木板上表面平滑连接,距圆弧底端x处有一竖直墙壁。木板质量M=2kg,其长度l=5m。在圆弧面上有质量为m=2kg的可视为质点的小滑块,从距木板上表面高h=1.25m处静止释放,已知滑块与木板的动摩擦因数μ=0.2,水平地面光滑。设木板与墙壁碰撞时无能量损失,重力加速度取g=10m/s2:
(1)求滑块刚滑上长木板时的速度;
(2)若墙壁距圆弧底端x足够长,求木板与墙壁碰撞时滑块的速度;
(3)若墙壁距圆弧底端x=6m,分析滑块是否会滑下长木板。若滑下,求滑下瞬间滑块和木板的速度大小;若未滑落,求最终停止时滑块距木板左端的距离。
(1)求滑块刚滑上长木板时的速度;
(2)若墙壁距圆弧底端x足够长,求木板与墙壁碰撞时滑块的速度;
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【推荐2】如图所示,竖直平面内有一半径为r、电阻为R1、粗细均匀的光滑半圆形金属环,在M、N处与距离为2r、电阻不计的平行光滑金属导轨ME、NF相接,E、F之间接有电阻R2,已知R1=12R,R2=4R。在MN上方及CD下方有水平方向的匀强磁场Ⅰ和Ⅱ,磁感应强度大小均为B。现有质量为m、电阻不计的导体棒ab,从半圆环的最高点A处由静止下落,在下落过程中导体棒始终保持水平,与半圆形金属环及轨道接触良好,设平行导轨足够长。已知导体棒下落时的速度大小为v1,下落到MN处时的速度大小为v2。
(1)求导体棒ab从A处下落时的加速度大小a;
(2)若导体棒ab进入磁场Ⅱ后棒中电流大小始终不变,求磁场Ⅰ和Ⅱ之间的距离h;
(3)当ab棒通过MN以后将半圆形金属环断开,同时将磁场Ⅱ的CD边界略微上移,导体棒ab刚进入磁场Ⅱ时的速度大小为v3,设导体棒ab在磁场Ⅱ下落高度H刚好达到匀速,则导体棒ab在磁场Ⅱ下落高度H的过程中电路所产生的热量是多少?
(1)求导体棒ab从A处下落时的加速度大小a;
(2)若导体棒ab进入磁场Ⅱ后棒中电流大小始终不变,求磁场Ⅰ和Ⅱ之间的距离h;
(3)当ab棒通过MN以后将半圆形金属环断开,同时将磁场Ⅱ的CD边界略微上移,导体棒ab刚进入磁场Ⅱ时的速度大小为v3,设导体棒ab在磁场Ⅱ下落高度H刚好达到匀速,则导体棒ab在磁场Ⅱ下落高度H的过程中电路所产生的热量是多少?
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【推荐3】如图(a)所示,可视为质点的物块质量为m=2kg,置于水平地面上的A点,物块与水平地面间的动摩擦因数μ=0.25;在水平向右的力F作用下物块由静止开始运动,由A运动到B的过程中力F随位移x变化关系如图(b)所示,到达斜面底端B点后撤去力F,物块冲上h=3.75m的光滑斜面。其中AB段长为L=5m,g取10m/s2.问:
(1)由A运动到B的过程中,物块克服摩擦力所做的功是多少?
(2)物块由A运动到B过程中拉力的平均功率是多少?
(3)若F是恒力,物块由A沿水平地面运动到B时撤去F,不计物块在B处的动能损失,物块恰能到达斜面最高点,为使恒力F做功最少,求F的大小、方向及最少功。
(1)由A运动到B的过程中,物块克服摩擦力所做的功是多少?
(2)物块由A运动到B过程中拉力的平均功率是多少?
(3)若F是恒力,物块由A沿水平地面运动到B时撤去F,不计物块在B处的动能损失,物块恰能到达斜面最高点,为使恒力F做功最少,求F的大小、方向及最少功。
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