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(12分)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μ=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;

 

     

(12分)解析:(1)设小于经过第一个圆轨道的最高点时的速度为v1根据动能定理

   ①      ………(2分)

   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

    ②    ………(2分)

由①②得                 F=10.0N          ③   ………(2分)

(2)设小球在第二个圆轨道的最高点的速度为v2,由题意

              ④    ………(2分)                                                                                                     

⑤   ………(2分)

由④⑤得                          ………(2分)      

练习册系列答案
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科目:高中物理 来源: 题型:

(2009?安徽)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.

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过山车是游乐场中常见的没施.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两个圆形轨道组成,C、D分别是两个圆形轨道的最低点,A、C间距与C、D问距相等,半径R1=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=2
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m/s
的初速度沿轨道向右运动.小球与水平轨道间的动摩擦因数μ=0.2,圆形轨道是光滑的.假设水平轨道足够长,圆形轨道问不相互重叠.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)如果小球恰能通过第一个圆形轨道,A、C间距L应是多少;
(2)在满足(1)的条件下,如果要使小球不能脱离轨道,在第二个圆形轨道的设计中,半径R2应满足的条件.

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科目:高中物理 来源: 题型:

过山车是游乐场中常见的设施.下图是一种过山车部分轨道的简易模型,它由θ=45°的倾斜轨道和在竖直平面内的三个圆形轨道及水平轨道组成.A是倾斜轨道的最高点,其最低点与B平滑相连,且弯道部分长度忽略不计,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=15.0m、R2=12.0m.一个质量为m=500kg的车厢(视为质点),从倾斜轨道的最高点A点由静止开始滑下,A、B的高度差H=60m.车厢与倾斜及水平轨道间的动摩擦因数μ=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.取g=10m/s2,求:

(1)车厢在经过第一个圆形轨道的最高点时,轨道对车厢作用力的大小;
(2)如果车厢恰能通过第二个圆形轨道,B、C间距L应是多少?
(3)在满足(2)的条件下,要使车厢能安全通过第三个圆形轨道的最高点,半径R3应满足什么条件?

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科目:高中物理 来源: 题型:

过山车是游乐场中常见的设施,如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若干个光滑圆形轨道组成,A、B、C…分别是各个圆形轨道的最低点,第一圆轨道的半径R1=2.0m,以后各个圆轨道半径均是前一轨道半径的k倍(k=0.8),相邻两最低点间的距离为两点所在圆的半径之和.一个质量m=1.0kg的物块(视为质点),从第一圆轨道的左侧沿轨道向右运动,经过A点时的速度大小为v0=12m/s.已知水平轨道与物块间的动摩擦因数μ=0.5,水平轨道与圆弧轨道平滑连接. g取10m/s2,lg0.45=-0.347,lg0.8=-0.097.试求:
(1)物块经过第一轨道最高点时的速度大小;
(2)物块经过第二轨道最低点B时对轨道的压力大小;
(3)物块能够通过几个圆轨道?

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科目:高中物理 来源: 题型:

过山车是游乐场中常见的设施.如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半径R=2.0m的圆形轨道组成,B、C分别是圆形轨道的最低点和最高点.一个质量为m=1.0kg的小滑块(可视为质点),从轨道的左侧A点以v0=12m/s的初速度沿轨道向右运动,A、B间距L=11.5m.小滑块与水平轨道间的动摩擦因数μ=0.10.圆形轨道是光滑的,水平轨道足够长.取重力加速度g=10m/s2.求:
(1)滑块经过B点时的速度大小vB
(2)滑块经过C点时受到轨道的作用力大小F;
(3)滑块最终停留点D(图中未画出)与起点A的距离d.

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