高三物理解答题中等难度题
游乐园“翻滚过山车”的物理原理可以用如图所示的装置演示。斜
槽轨道AB,EF与半径为R=0.1m的竖直圆轨道(圆心为O)相连,AB,EF分
别与圆O相切于B、E点,C为轨道的最低点,∠BOC=37°。质量为m=0.1kg
的小球从A点静止释放,先后经B、C、D、E到F点落入小框。(整个装置的轨
道均光滑,取g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)求:
(1)小球在光滑斜槽轨道AB上运动过程中加速度的大小
(2)要使小球从A点到F点的全过程不脱离轨道,A点距离低点的竖直高度h至少多高?
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在游乐园坐过山车是一项惊险、刺激的游戏。游乐园“翻滚过山车”的物理原理可以用如图所示的装置演示。斜槽轨道AB、EF与半径R=0.4m的竖直圆轨道(圆心为O)相连,AB、EF分别与圆O相切于B、E点,C为轨道的最低点,斜轨AB倾角为37°。质量为m=0.1kg的小球从A点静止释放,先后经B、C、D、E到F点落入小框。(整个装置的轨道均光滑,取g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)求:
(1)小球在光滑斜轨AB上运动的过程中加速度的大小;
(2)要使小球在运动的全过程中不脱离轨道,A点距离最低点的竖直高度h至少多高及在C点时小球对轨道的压力?
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“翻滚过上车”的物理原理可以用如图所示装置演示。光滑斜槽轨道AD与半径为的竖直圆轨道(圆心为O)相连,AD与圆O相切于D点,B为轨道的最低点,。质量的小球从距D点处由静止开始下滑,然后冲上光滑的圆形轨道(取,,)。求:
(1)小球进入圆轨道D点时对轨道压力的大小;
(2)小球通过B点时加速度;
(3)试分析小球能否通过竖直圆轨道的最高点C,并说明理由。
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过山车是一项富有刺激性的娱乐工具,在乘坐过山车的过程中不仅能够体验到冒险的快感,还有助于理解物理原理,如图所示,是某大型游乐场中过山车的部分轨道示意图,这部分轨道由直线轨道AB、半径圆心角的圆弧轨道BCD,半径圆心角的圆弧轨道DEF、半径为圆心角的圆弧轨道FGP,半径为圆心角为的圆弧轨道PQM组成,这些轨道均平滑相切连接,相切点B、F、D、P、M均位于同一水平面上,假设这些轨道均位于同一竖直平面内,车厢在运动过程中受到的摩擦阻力与空气阻力之和恒为车重的0.1倍,车厢可视为质点,重力加速度, , 。现有一节质量m=500kg的车厢从A点静止下滑,经过最低点C时测得车厢对轨道的压力为16000N。(由于安全设计的需要,过山车在运动过程中是不会脱离轨道的)
(1)求车厢经过轨道最低点C时的速度为多大?
(2)求直线轨道AB的长度l为多长;
(3)若要保证车厢通过圆弧轨道PQM的最高点Q时对轨道有向下的压力,求的取值范围。
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过山车是游乐场中常见的设施。某校物理兴趣小组自制过山车的简易模型,如图所示,它由水平轨道和在竖直平面内的圆形轨道组成,B、C分别是二个圆形轨道的最低点,半径分别是、,DE段是一半径为R3= 1.0m的四分之一光滑圆弧轨道,它与水平轨道平滑连接,D点为圆弧的最高点,一个质量为kg的小球(视为质点),从轨道的左侧A点以的初速度沿轨道向右运动,A、B间距m。C、D间距S=15.0m,小球与水平轨道间的动摩擦因数,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,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间距应是多少;
3.如果小球从第二圆形轨道运动到水平轨道的D点时,能否沿DE圆弧轨道滑下?若不能请说明理由。
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