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 > 绳球类模型及其临界条件
题型:解答题 难度:0.4 引用次数:283 题号:22933566
如图所示为某同学设计的轨道模型,1和2为竖直平面内圆形轨道,其半径分别为CD均为轨道最低点且略微错开,倾角的足够长的倾斜直轨道与圆轨道1相切于B点,为水平直轨道,其长度分别为EF为半圆形水平弯道,其半径,所能承受最大的侧向压力为。先将一小球从倾斜轨道上距BL处的A点静止释放,已知小球的质量,小球与所有直轨道上的动摩擦因数,所有圆轨道对小球的阻力可忽略不计,重力加速度g
(1)若,求小球从A点运动到C点时对轨道的压力;
(2)若小球能通过两个竖直圆轨道,求L的最小值;
(3)若要求小球在运动过程中始终不脱离轨道,求L的取值范围。

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【推荐1】如图甲所示为一款“反重力”磁性轨道车玩具,轨道造型可以自由调节,小车内装有发条,可储存一定弹性势能。如图乙所示为小宋同学搭建的轨道的简化示意图,它由水平直轨道、竖直圆轨道、水平直轨道和两个四分之一圆弧轨道平滑连接而组成,圆弧轨道MN的圆心与圆弧轨道NP的圆心位于同一高度。已知小车的质量,小车在轨道上运动时受到的磁吸引力始终垂直轨道面,在轨道段所受的磁力大小恒为其重力的倍,在轨道段所受的磁力大小恒为其重力的倍,小车脱离轨道后磁力影响忽略不计。现将具有弹性势能的小车从点由静止释放,小车恰好能通过竖直圆轨道,最终从P点水平飞出,小车在圆弧轨道上运动过程中,在C点速度为。假设小车在轨道段运动时所受阻力大小等于轨道与小车间弹力的倍,其余轨道均光滑,不计其他阻力,小车可视为质点,小车在到达点前发条的弹性势能已经完全释放,重力加速度
(1)求小车在圆轨道最低点所受轨道支持力的大小;
(2)求直轨道部分的长度;
(3)同时调节圆弧轨道的半径,其他条件不变,求小车落地点与P点的最大水平距离xm

2023-04-08更新 | 771次组卷
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【推荐2】轻质弹簧原长为2l,将弹簧竖直放置在地面上,在其顶端将一质量为5m的物体由静止释放,当弹簧被压缩到最短时,弹簧长度为l.现将该弹簧水平放置,一端固定在A点,另一端与物块P接触但不连接.AB是长度为5l的水平轨道,B端与半径为l的光滑半圆轨道BCD相切,半圆的直径BD竖直,如图所示.物块P与AB间的动摩擦因数μ=0.5.用外力推动物块P,将弹簧压缩至长度l,然后放开,P开始沿轨道运动,重力加速度大小为g.
(1)如果物块P恰好能够到达D点,则物块的质量为多少.
(2)如果P的质量为m,其他条件不变,而导轨半径R的大小不确定,则当R为多大时,小球上升到最高点后落回水平面时,落地点与B点间距离最大.
2017-04-19更新 | 437次组卷
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【推荐3】如图所示,倾角的斜面AB与长度为的水平面BCB点衔接,衔接点平滑,质量为的可视为质点的滑块Q静置在水平面的右端C。可视为质点的滑块P自斜面上高处静止释放,与滑块Q发生弹性碰撞后,滑块Q在C点立即进入光滑竖直半圆轨道DE的内侧(CD间隙不计),D为圆的最高点,圆半径记为R。滑块Q经圆弧后在E点水平抛出,最终落于水平地面FG上,水平面FGBC的高度差为。已知滑块P与AB面和BC面的动摩擦因数都为
(1)若滑块P的质量为,半圆轨道DE的半径R可调,半圆轨道能承受的滑块的压力不能超过70N,要保证滑块Q能经圆周运动顺利经过E点。
①求滑块Q进入D点时的速度
②求半圆轨道的半径R的取值范围。
③求滑块Q离开E后落在FG面上的最大射程。
(2)若半圆轨道DE的半径为,滑块P的质量可调,求滑块Q进入D点时对D的压力大小的范围。

2024-03-29更新 | 1266次组卷
共计 平均难度:一般