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 > 拱桥和凹桥模型
题型:解答题 难度:0.15 引用次数:946 题号:22805502
质量为M,半径为R的半球静止地放置在光滑水平地面上,其表面也是光滑的。半球顶端放有一质量为m的小滑块(可视为质点),开始时两物体均处于静止状态。小滑块在外界的微小扰动下从静止开始自由下滑,小滑块的位置用其和球心连线与竖直方向夹角表示。已知重力加速度为g
(1)若半球在外力作用下始终保持静止,求当半球对小滑块支持力等于滑块重力一半时对应角度的余弦值
(2)若半球可在水平面内自由滑动,现发现小物块脱离半球时对应角度为,已知cos37°=0.8,sin37°=0.6,试求:
①半球与小滑块质量之比
②如下图所示,当运动时间无限小时,曲线运动可以看成圆周运动,对应圆称为曲率圆,其半径称为曲率半径,即把整条曲线用一系列不同曲率半径的小圆弧替代。求小滑块的运动轨迹曲线在其脱离半球时对应点的曲率半径(答案可用分数表示)。

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解答题 | 困难 (0.15)
【推荐1】下图为火车站装载货物的示意图,AB段是距水平传送带装置高为H=5m的光滑斜面,水平段BC使用水平传送带装置,BCL=8m,与货物包的摩擦系数为μ=0.6,皮带轮的半径为R=0.2m,上部距车厢底水平面的高度h=0.45m。设货物由静止开始从A点下滑,经过B点的拐角处无能量损失,通过调整皮带轮(不打滑)的转动角速度ω可使货物经C点被水平抛出后落在车厢上的不同位置(车厢足够长,货物不会撞到车厢壁),取g=10m/s2

(1)当皮带轮静止时,请判断货物包能否在C点被水平抛出,若不能,请说明理由;若能,请算出货物包在车厢内的落地点到C点的水平距离;
(2)当皮带轮以角速度ω=20rad/s顺时针匀速转动时,求货物包在车厢内的落地点到C点的水平距离;
(3)讨论货物包在车厢内的落地点到C点的水平距离s与皮带轮转动的角速度ω(顺时针匀速转动)之间的关系。
2017-02-23更新 | 2017次组卷
解答题 | 困难 (0.15)
名校
【推荐2】如图,质量为m、电阻为2r的均匀金属棒ab垂直架在水平面甲内间距为2L的两光滑金属导轨的右边缘处。下方的导轨由光滑圆弧导轨与处于水平面乙的光滑水平导轨平滑连接而成(即图中半径OMOP竖直),圆弧导轨半径为R、对应圆心角为60°、间距为2L,水平导轨间距分别为2LL。质量也为m、电阻为r的均匀金属棒cd垂直架在间距为L的导轨左端。导轨MM′与PP′、NN′与QQ′均足够长,所有导轨的电阻都不计。电源电动势为E、内阻不计。所有导轨部分均有竖直向下的、磁感应强度为B的匀强磁场(图中未画出)。闭合开关S,金属棒ab迅即获得水平向右的速度(未知,记为v0)做平抛运动,并在高度降低2R时恰好沿圆弧轨道上端的切线方向落在圆弧轨道上端,接着沿圆弧轨道下滑。已知重力加速度为g,求:
(1)金属棒ab做平抛运动的初速度v0
(2)金属棒ab做平抛运动恰好落在圆弧轨道上端时对圆弧轨道的压力;
(3)若圆弧导轨区域内无磁场,其他部分磁场不变,从金属棒ab刚落到圆弧轨道上端起至开始匀速运动止,这一过程中金属棒ab上产生的焦耳热。

2022-06-03更新 | 2597次组卷
解答题 | 困难 (0.15)
名校
【推荐3】科技馆有一套儿童喜爱的机械装置,其结构简图如下:传动带AB部分水平,其长度L=1.2m,传送带以3m/s的速度顺时针匀速转动,大皮带轮半径r=0.4m,其下端C点与圆弧轨道DEF的D点在同一水平线上,E点为圆弧轨道的最低点,圆弧EF对应的圆心角且圆弧的半径R=0.5m,F点和倾斜传送带GH的下端G点平滑连接,倾斜传送带GH长为x=4.45m,其倾角.某同学将一质量为0.5kg且可以视为质点的物块静止放在水平传送带左端A处,物块经过B点后恰能无碰撞地从D点进入圆弧轨道部分,当经过F点时,圆弧给物块的摩擦力f=14.5N,然后物块滑上倾斜传送带GH.已知物块与所有的接触面间的动摩擦因数均为,重力加速度,,,求:

(1)物块由A到B所经历的时间;
(2)DE弧对应的圆心角为多少;
(3)若要物块能被送到H端,倾斜传动带顺时针运转的速度应满足的条件及物块从G到H端所用时间的取值范围.
2018-07-23更新 | 5352次组卷
共计 平均难度:一般