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159715. (2021•西安中学•高三上一月) 过山车是游乐场中常见的设施。下图是一种过山车的简易模型,它由水平轨道和在竖直平面内的三个圆形轨道组成,B、C、D分别是三个圆形轨道的最低点,B、C间距与C、D间距相等,半径R1=2.0m、R2=1.4m。一个质量为m=1.0kg的小球(视为质点),从轨道的左侧A点以v0=12.0m/s的初速度沿轨道向右运动,A、B间距L1=6.0m。小球与水平轨道间的动摩擦因数为0.2,圆形轨道是光滑的。假设水平轨道足够长,圆形轨道间不相互重叠。重力加速度取g=10m/s2,计算结果保留小数点后一位数字。试求

(1)小球在经过第一个圆形轨道的最高点时,轨道对小球作用力的大小;
(2)如果小球恰能通过第二圆形轨道,B、C间距L应是多少;
(3)在满足(2)的条件下,如果要使小球不能脱离轨道,在第三个圆形轨道的设计中,半径R3应满足的条件;小球最终停留点与起点A的距离。
共享时间:2021-10-17 难度:3
[考点]
牛顿第二定律的简单应用,物体在圆形竖直轨道内的圆周运动,动能定理的简单应用,
[答案]
见试题解答内容
[解析]
解:(1)设小球经过第一个圆轨道的最高点时的速度为v1根据动能定理得:
﹣μmgL1﹣2mgR1 ①
小球在最高点受到重力mg和轨道对它的作用力F,根据牛顿第二定律有:
F+mg=m        ②
由 ①、②得               F=10.0 N  ③
(2)设小球在第二个圆轨道的最高点的速度为v2,由小球恰能通过第二圆形轨道有:
mg=m     ④
﹣μmg(L1+L)﹣2mgR2  ⑤
由④、⑤得             L=12.5m    ⑥
(3)要保证小球不脱离轨道,可分两种情况进行讨论:
 I.轨道半径较小时,小球恰能通过第三个圆轨道,设在最高点的速度为v3,应满足
mg=m  ⑦
﹣μmg(L1+2L)﹣2mgR3 ⑧
由 ⑥、⑦、⑧得            R3=0.4m
II.轨道半径较大时,小球上升的最大高度为R3,根据动能定理
﹣μmg(L1+2L)﹣mgR3=0﹣
解得                   R3=1.0m
为了保证圆轨道不重叠,R3最大值应满足
(R2+R32=L2+(R3﹣R22
解得               R3=27.9m
综合I、II,要使小球不脱离轨道,则第三个圆轨道的半径须满足下面的条件
0<R3≤0.4m或  1.0m≤R3≤27.9m
当0<R3≤0.4m时,小球最终停留点与起始点A的距离为L′,则
﹣μmgL′=0﹣
L′=36.0m
当1.0m≤R3≤27.9m时,小球最终停留点与起始点A的距离为L″,则
L″=L′﹣2(L′﹣L1﹣2L)=26.0m
答:(1)小球在经过第一个圆形轨道的最高点时,轨道对小球作用力的大小为10.0N;
(2)如果小球恰能通过第二圆形轨道,B、C间距L应是12.5m;
(3)第三个圆轨道的半径须满足下面的条件  0<R3≤0.4m或  1.0m≤R3≤27.9m
当0<R3≤0.4m时,小球最终停留点与起始点A的距离为36.0m
当1.0m≤R3≤27.9m时,小球最终停留点与起始点A的距离为26.0m。
[点评]
本题考查了"牛顿第二定律的简单应用,物体在圆形竖直轨道内的圆周运动,动能定理的简单应用,",属于"难典题",熟悉题型是解题的关键。
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159714. (2021•西安中学•高三上一月) 如图所示,小红和妈妈利用寒假时间在滑雪场进行滑雪游戏。已知雪橇与水平雪道间的动摩擦因数为μ=0.1,妈妈的质量为M=60kg,小红和雪橇的总质量为m=20kg。在游戏过程中妈妈用大小为F=50N,与水平方向成37°角的力斜向上拉雪橇。(g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)求:
(1)小红的加速度大小和妈妈与雪道间的摩擦力大小;
(2)若要使小红和雪橇从静止开始运动并能滑行到前面43m处,求妈妈拉力作用的最短距离。

共享时间:2021-10-17 难度:2 相似度:1.67
158788. (2023•西安中学•高三上二月) 德优题库如图,用“打夯”方式夯实地面的过程可简化为:两人通过绳子对重物同时施加大小相等、方向与竖直方向成37°的力F,使重物恰好脱离水平地面并保持静止,然后突然一起发力使重物升高0.25m后即停止施力,重物继续上升0.2m,最后重物自由下落把地面砸深0.05m。已知重物的质量为48kg,取重力加速度g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8。忽略空气阻力,求:
(1)F的大小;
(2)从两人停止施力到重物恰好接触地面的时间;
(3)地面对重物的平均阻力的大小。
共享时间:2023-12-29 难度:2 相似度:1.67
161904. (2022•长安区一中•高二上期末) 德优题库如图所示,粗糙水平地面AB与半径R=0.4m的光滑半圆轨道BCD相连接,且在同一竖直平面内,O是BCD的圆心,BOD在同一竖直线上。质量m=2kg的小物体在9N的水平恒力F的作用下,从A点由静止开始做匀加速直线运动。已知AB=5m,小物块与水平地面间的动摩擦因数为μ=0.2.当小物块运动到B点时撤去力F.取重力加速度g=10m/s2.求:
(1)小物块到达B点时速度的大小;
(2)小物块运动到D点时的速度;
(3)小物块离开D点落到水平地面上的点与B点之间的距离。
共享时间:2022-02-18 难度:2 相似度:1.67
158368. (2024•铁一中学•高一上二月) 运动员把冰壶沿水平冰面投出,让冰壶在冰面上自由滑行,在不与其他冰壶碰撞的情况下,最终停在远处的某个位置。按比赛规则,投掷冰壶运动员的队友,可以用毛刷在冰壶滑行前方来回摩擦冰面,减小冰面的动摩擦因数以调节冰壶的运动。
1)运动员以3.4m/s的速度投掷冰壶,若冰壶和冰面的动摩擦因数为0.02,冰壶能在冰面上滑行多远?g10m/s2
2)若运动员仍以3.4m/s的速度将冰壶投出,其队友在冰壶自由滑行10m后开始在其滑行前方摩擦冰面,冰壶和冰面的动摩擦因数变为原来的90%,冰壶多滑行了多少距离?
共享时间:2024-12-21 难度:2 相似度:1.67
182498. (2019•西安中学•高二上期中) 德优题库如图所示,离子发生器发射出一束质量为m、电荷量为q的离子,从静止经加速电压U1加速后,获得一定的速度,并沿垂直于电场方向射入两平行板中央,受偏转电压U2作用后,离开电场。已知平行板长为L,两板间距离为d,求:
(1)离子出加速电场时的速度v0大小;
(2)离子在偏转电场中运动的时间t;
(3)离子在离开偏转电场时的偏移量y;
(4)离子在离开偏转电场时的速度v的大小。
共享时间:2019-11-10 难度:3 相似度:1.34
182499. (2019•西安中学•高二上期中) 德优题库如图所示,水平绝缘光滑的轨道AB与处于竖直平面内的半圆形绝缘光滑轨道BC平滑连接,半圆形轨道的半径R=0.40m.在轨道所在空间存在水平向右的匀强电场,电场线与轨道所在的平面平行,电场强度E=1.0×104N/C.现有一电荷量q=+1.0×10-4C,质量m=0.10kg的带电体(可视为质点),在水平轨道上的P点由静止释放,带电体恰好能通过半圆形轨道的最高点C,然后落至水平轨道上的D点.取g=10m/s2.试求:
(1)带电体在圆形轨道C点的速度大小.
(2)PB间的距离xpB
(3)D点到B点的距离xDB
(4)带电体在从P开始运动到落至D点的过程中的最大动能.(结果保留3位有效数字)
共享时间:2019-11-10 难度:3 相似度:1.34
161456. (2023•长安区一中•高二下期末) 德优题库一种升降电梯的原理如图所示,A为电梯的轿厢,B为平衡配重。在某次运行时A(含乘客)、B的质量分别为M=1000kg和m=800kg。A、B由跨过轻质滑轮的足够长轻质缆绳连接。电动机通过牵引绳向下拉配重B,使得电梯的轿厢由静止开始向上运动。电动机输出功率P=2kW保持不变。不计空气阻力和摩擦阻力,g=10m/s2。在A向上运动过程中,求:
(1)轿厢A能达到的最大速度vm
(2)轿厢A向上的加速度为a=2m/s2时,配重B下端的牵引绳上拉力F大小;
(3)厢体A从静止开始到上升的高度为5m时(箱体已处于匀速状态),试求该过程中所用的时间t。
共享时间:2023-07-18 难度:3 相似度:1.34
158421. (2024•田家炳中学•高一上一月) 德优题库如图所示,矩形拉杆箱上放着平底箱包,在与水平方向成α=37°的拉力F作用下,一起沿水平面从静止开始加速运动。已知箱包的质量m=1kg,拉杆箱的质量M=9kg,箱底与水平面间的夹角θ=37°,不计所有接触面间的摩擦,取g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8。
(1)若F=25N,求拉杆箱运动的加速度大小a;
(2)要使箱包不从拉杆箱上滑出,求拉力的最大值Fm
共享时间:2024-10-19 难度:1 相似度:1.33
161139. (2024•西工大附中•高一上期末) (1)火箭弹水平飞行,弹重2000kg,喷气式发动机提供的推力为60000N,不计阻力,求火箭弹的加速度。
(2)火箭弹水平飞行,弹重2000kg,仪表盘显示加速度为20m/s2,不计阻力,求喷气式发动机提供的推力。
(3)火箭弹水平飞行,仪表盘显示加速度为20m/s2,推动力为18000N,不计阻力,求火箭弹的质量。
共享时间:2024-02-23 难度:1 相似度:1.33
162713. (2023•铁一中学•高一下期中) 德优题库冰壶比赛是在水平冰面上进行的体育项目,比赛场地示意图如图所示。比赛时,运动员脚蹬起蹬器,身体成跪式手推冰壶从本垒圆心O向前滑行,至前卫线时放开冰壶使其沿直线OO′滑向营垒圆心O′,为使冰壶能在冰面上滑的更远,运动员可用毛刷刷冰面以减小冰壶与冰面间的动摩擦因数。已知O点到前卫线的距离d=4m,O、O′之间的距离L=30.0m,冰壶的质量为20kg,冰壶与冰面间的动摩擦因数μ1=0.008,用毛刷刷过冰面后动摩擦因数减小到μ2=0.004,营垒的半径R=1m,g取10m/s2
(1)若不刷冰面,要使冰壶恰好滑到O′点,运动员对冰壶的推力多大?
(2)若运动员对冰壶的推力为10N,要使冰壶滑到营垒内,用毛刷刷冰面的距离是多少?
共享时间:2023-05-10 难度:1 相似度:1.33
163134. (2021•长安区一中•高二上期中) 德优题库如图所示,在离地高度为H的水平桌面上,一个质量为m的物体被人斜向上抛出,它到达地面时的速度大小为v,不计空气阻力,求:
(1)物体运动至水平桌面下h处的A点时,所具有的动能是多大;
(2)人对该物体做的功是多少?
共享时间:2021-11-12 难度:1 相似度:1.33
183139. (2017•西安中学•高一下期末) 如图所示,倾角为θ的斜面上静止放置三个质量均为m的木箱,相邻两木箱的距离均为l。工人用沿斜面的力推最下面的木箱使之上滑,逐一与其它木箱碰撞。每次碰撞后木箱都粘在一起运动。整个过程中工人的推力不变,最后恰好能推着三个木箱匀速上滑。已知木箱与斜面间的动摩擦因数为μ,重力加速度为g。设碰撞时间极短,求
(1)工人的推力;
(2)三个木箱匀速运动的速度;
(3)在第一次碰撞中损失的机械能。

共享时间:2017-07-18 难度:1 相似度:1.33
182400. (2020•西安中学•高一下期中) 如图所示,质量为m的小球用长为L的轻质细线悬于O点,与O点处于同一水平线上的P点处有一个光滑的细钉。已知OP=,在A点给小球一个水平向左的初速度v0,发现小球恰能到达跟P点在同一竖直线上的最高点B,则:
(1)小球到达B点时的速率?
(2)若不计空气阻力,则初速度v0为多少?
(3)若初速度v0=3,则在小球从A到B的过程中空气阻力做了多少功?
共享时间:2020-05-25 难度:1 相似度:1.33
183207. (2017•西安中学•高一下期末) 质量为m的铅球以速度v竖直向下抛出,抛出点距离地面的高度为H,落地后,铅球下陷泥土中的距离为s,求泥土地对铅球的平均阻力?
共享时间:2017-07-16 难度:1 相似度:1.33
182971. (2018•长安区一中•高一下期末) 德优题库右端连有光滑弧形槽的水平桌面AB长L=1.5m,如图所示。将一个质量为m=0.5kg的木块在F=1.5N的水平拉力作用下,从桌面上的A端由静止开始向右运动,木块到达B端时撤去拉力F,木块与水平桌面间的动摩擦因数μ=0.2,取g=10m/s2.求:
(1)木块沿弧形槽上升的最大高度;
(2)木块沿弧形槽滑回B端后,在水平桌面上滑动的最大距离。
共享时间:2018-07-09 难度:1 相似度:1.33

dygzwlyn

2021-10-17

高中物理 | 高三上 | 计算题

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