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如图所示,是某公园设计的一种惊险刺激的娱乐设施,轨道除AB部分粗糙(μ=0.12...

如图所示,是某公园设计的一种惊险刺激的娱乐设施,轨道除AB部分粗糙(μ=0.125)外,其余均光滑,AB斜面与水平面夹角为37.一挑战者质量为m=60kg,沿斜面轨道滑下,然后滑入第一个圆形轨道(轨道半径R=2m),不计过B点时的能量损失,根据设计要求,在最低点与最高点各放一个压力传感器,测试挑战者对轨道的压力,并通过计算机显示出来.挑战者到达C处时刚好对轨道无压力,又经过水平轨道滑入第二个圆形轨道(轨道半径r=1.6m),然后从平台上飞入水池内,水面离轨道的距离为h=5m.g取10m/s2,人在运动全过程中可视为质点.求:
(1)在第二个圆形轨道的最高点D处挑战者对轨道的压力大小.
(2)挑战者若能完成上述过程,则他应从离水平轨道多高的地方开始下滑.
(3)挑战者入水时的速度大小是多少?方向如何?
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(1)由题,挑战者到达C处时刚好对轨道无压力,由重力提供向心力,求出C点的速度.由C到D的过程中,只有重力做功mg(2R-2r),根据动能定理求出挑战者到达D处的速度,由牛顿运动定律求解D处挑战者对轨道的压力大小. (2)挑战者从开始下滑到C点的过程中,重力做功mg(H-2R),摩擦力做功-μmgcos37°,根据动能定理求出高度H. (3)挑战者从C点到落水过程中,重力做功mg(2R+h),根据动能定理求解挑战者入水时的速度大小.研究B到C的过程求出B点的速度.挑战者离开水平轨道后做平抛运动的初速度等于B点的速度,由速度的分解可求解挑战者入水时的速度. 【解析】 (1)在C点无压力则 mg= 由C到D动能定理得     mg(2R-2r)=- D点牛顿第二定律得 N+mg= 联立方程得 N=750N 由牛顿第三定律得到:人对轨道的压力N′=750N (2)挑战者从开始下滑到C点的过程中,由动能定理得    mg(H-2R)-μmgcos37°=-0 代入解得 H=6m (3)挑战者从C点到落水过程中,由动能定理得    mg(2R+h)= 代入解得  v=10m/s   B到C动能定理得-mg•2R=- 得vB=10m/s 挑战者离开水平轨道后后做平抛运动.水平方向速度大小等于vB不变.由数学知识可知,挑战者入水时的速度方向与水平方向的夹角为45°.
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考点分析:
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(3)如果提高传送带的运行速率,行李就能被较快地传送到B处.求行李从A处传送到B处的最短时间和传送带对应的最小运行速率.

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B.可以用天平测出小桶和砂的总质量m1及小车和砝码总质量m2;根据公式a=m1g/m2求出小车的加速度
C.处理实验数据时采用描点法画图象,是为了减小误差
D.处理实验数据时采用a-1/M图象,是为了便于根据图线直观的作出判断
(2)某学生做:“验证牛顿第二定律”的实验在平衡摩擦力时,把长木板的端垫得过高,使得倾角偏大.他所得到a-F关系可用图中哪根图线表示?图中a是小车的加速度,F是细线作用于小车的拉力
3)(1)______;(2)______
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A.GMmR2
B.ma
C.mgR2(R+h)2
D.m(R+h)ω2
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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