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1 . 如图所示,固定的粗糙斜面AB倾角为37°,一小物块从距斜面的底端B点8m处由静止释放,下滑到B点与弹性挡板碰撞,碰撞过程能量损失不计。设物块和斜面间的动摩擦因数为0.2,以B点所在的水平面为零势能面(sin37°=0.6,cos37°=0.8)。则下列说法正确的是( )
A.物块沿斜面下滑过程中重力势能减少 |
B.物块第一次下滑过程中动能与重力势能相等的位置在AB中点 |
C.第一次返回到斜面的最高点Q到B点的距离为3m |
D.物块从开始释放到最终静止经过的总路程为30m |
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2 . 滑板运动是一项惊险刺激的运动,深受青少年的喜受。如图是滑板运动的轨道,AB和CD是两段光滑圆弧形轨道,BC是一段长的水平轨道。一运动员从AB轨道上的P点以的速度下滑,经BC轨道后冲上CD轨道,到Q点时速度减为零,随后继续从Q开始无初速度自然滑下,如此往复在轨道中滑行,运动员不再通过蹬地等动作加速或者减速。已知P、Q距水平轨道的高度分别为,,运动员的质量,不计圆弧轨道上的摩擦,取,求:
(1)分别画出运动员在AB、BC、CD轨道上的受力分析图。
(2)运动员第一次经过B点、C点时的速率各是多少?
(3)运动员与BC轨道的动摩擦因数为多大?
(4)运动员最终停在BC轨道时,累计在BC轨道上运动了多少路程?
(1)分别画出运动员在AB、BC、CD轨道上的受力分析图。
(2)运动员第一次经过B点、C点时的速率各是多少?
(3)运动员与BC轨道的动摩擦因数为多大?
(4)运动员最终停在BC轨道时,累计在BC轨道上运动了多少路程?
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3 . 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。
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4 . “动能回收”是指智能电动汽车在刹车或下坡过程中把机械能转化为电能,其基本原理是车轮带动电机内线圈转动,向动力电池反向充电。某智能电动汽车质量为,以的初动能沿斜坡向下做直线运动。第一次关闭发动机,让车自由滑行,始终受到一个外界施加的阻力,其动能与位移关系如图直线①所示;第二次关闭发动机同时开启“动能回收”装置,比第一次自由滑行时多受到一个线圈提供的阻力,其动能与位移关系如图线②所示。重力加速度为。
(1)第一次关闭发动机,求滑行到时车所受重力的瞬时功率P;
(2)第二次关闭发动机,开启“动能回收”装置运行过程中,共回收的电能。求机械能回收效率(机械能回收效率是指回收的电能占用于发电的机械能的百分比)。
(1)第一次关闭发动机,求滑行到时车所受重力的瞬时功率P;
(2)第二次关闭发动机,开启“动能回收”装置运行过程中,共回收的电能。求机械能回收效率(机械能回收效率是指回收的电能占用于发电的机械能的百分比)。
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2024·天津·模拟预测
5 . 2022年第24届冬奥会在北京举行,如图甲所示为2月12日冰壶比赛中,中国队对战意大利队时马秀玥投掷黄壶的情景。中国队需要用黄壶去碰撞对方的红壶,若将黄壶离手瞬间记为t=0时刻,此时黄壶距离要碰撞的红壶L=39.2m,t=8s时刻黄壶进入运动员可用毛刷摩擦冰面的区域,同时运动员开始摩擦冰面,其后根据冰壶运动情况间断性摩擦冰面,图乙是黄壶碰撞红壶前运动的部分v-t图像。此次投掷的冰壶沿直线运动且可视为质点,若两冰壶与未摩擦过冰面间的动摩擦因数恒为μ1,两冰壶与摩擦过冰面间的动摩擦因数恒为μ2,取重力加速度g=10m/s2。
(1)求μ1和μ2;
(2)若要黄壶以1.0m/s的速度撞击红壶,求运动员用毛刷摩擦过的冰面的长度;
(3)若黄壶以1.0m/s的速度与红壶发生对心正碰,碰后均向前运动且运动员均没有摩擦冰面,碰后黄壶与红壶滑行的距离比为1∶16,冰壶质量均为19kg,求碰撞后瞬间两冰壶各自的速度。
(1)求μ1和μ2;
(2)若要黄壶以1.0m/s的速度撞击红壶,求运动员用毛刷摩擦过的冰面的长度;
(3)若黄壶以1.0m/s的速度与红壶发生对心正碰,碰后均向前运动且运动员均没有摩擦冰面,碰后黄壶与红壶滑行的距离比为1∶16,冰壶质量均为19kg,求碰撞后瞬间两冰壶各自的速度。
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6 . 2024年将迎来名副其实的“体育大年”,今年有两个奥运会,分别是江原冬青奥会和巴黎奥运会,滑板运动是其中一个精彩的比赛项目。一滑板训练场地如图,斜坡与光滑圆轨道相切于点,斜坡长度为,倾角为37°,圆轨道半径为,圆心为,圆轨道右侧与一倾角为60°足够长斜面相连,运动员连同滑板总质量为,运动员站在滑板上从斜坡顶端点由静止下滑,滑板与左侧倾斜轨道间的摩擦因素为,其通过光滑圆弧轨道的点后落在了右侧的斜面上,滑板和人可视为质点,不计空气阻力,重力加速度大小取,,,求:
(1)滑板和人通过圆弧轨道最低点时对点的压力大小;
(2)右侧斜面的落点到点的距离。
(1)滑板和人通过圆弧轨道最低点时对点的压力大小;
(2)右侧斜面的落点到点的距离。
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7 . 如图所示,一质量为m的小球,用长为l的轻绳悬挂于O点正下方的P点,小球可绕O点在竖直平面内做圆周运动。现用大小为F的水平恒力将小球从P点移到轻绳与竖直方向角度为θ =37°的Q点后,撤除水平恒力,此后运动过程中轻绳始终保持张紧状态。不计空气阻力,重力加速度为g,sin37°= 0.6,cos37°= 0.8.求:
(1)水平恒力做的功;
(2)小球再次通过P点时轻绳对小球的拉力大小;
(3)要使小球能通过最高点,水平恒力F的大小必须满足的条件。
(1)水平恒力做的功;
(2)小球再次通过P点时轻绳对小球的拉力大小;
(3)要使小球能通过最高点,水平恒力F的大小必须满足的条件。
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8 . 一质量为m的物体自倾角为的固定斜面底端(零势能参考面)沿斜面向上滑动。该物体开始滑动时的动能为Ek,向上滑动一段距离后速度减小为零,此后物体向下滑动,到达斜面底端时动能为。已知,重力加速度大小为g。则( )
A.物体向上滑动的距离为 | B.物体向下滑动时的加速度大小为g |
C.物体与斜面间的动摩擦因数等于0.5 | D.物体上滑距离为时,动能与势能相等 |
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9 . 如图所示,ABCD为一竖直平面内的轨道,其中BC水平,A点比BC高出,BC长。AB和CD轨道光滑。一质量为的物体,从A点以的速度开始运动,经过BC后滑到高出C点的D点时速度恰好为零,,求:
(1)求物体与BC轨道间的动摩擦因数μ;
(2)求物体最后停止的位置距B点的距离s;
(3)求物体运动过程中第n次经过B点时的速度(结果可以用根号表示)。
(1)求物体与BC轨道间的动摩擦因数μ;
(2)求物体最后停止的位置距B点的距离s;
(3)求物体运动过程中第n次经过B点时的速度(结果可以用根号表示)。
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10 . 如图所示,一轨道由半径的四分之一光滑竖直圆弧轨道AB和长度可以调节的水平粗糙直轨道BC在B点平滑连接而成。一质量的小球从A点由静止释放,经过圆弧轨道和直轨道后,从C点水平飞离轨道,落到地面上的P点,小球经过BC段所受阻力为其重力的0.2倍,P、C两点间的高度差。不计空气阻力,取重力加速度。
(1)求小球运动至圆弧轨道B点时,轨道对小球的支持力大小;
(2)为使小球落点P与B点的水平距离最大,求BC段的长度;
(3)若撤去轨道BC,小球仍从A点由静止释放,小球落到地面上后弹起,与地面多次碰撞后静止。假设小球每次与地面碰撞机械能损失,碰撞前后速度方向与地面的夹角相等。求地面上小球第1次和第2次落点的距离。
(1)求小球运动至圆弧轨道B点时,轨道对小球的支持力大小;
(2)为使小球落点P与B点的水平距离最大,求BC段的长度;
(3)若撤去轨道BC,小球仍从A点由静止释放,小球落到地面上后弹起,与地面多次碰撞后静止。假设小球每次与地面碰撞机械能损失,碰撞前后速度方向与地面的夹角相等。求地面上小球第1次和第2次落点的距离。
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