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如图所示为赛车场的一个“梨形”赛道,两个弯道分别为半径R=90m的大圆弧和r=4...

如图所示为赛车场的一个梨形赛道,两个弯道分别为半径R=90m的大圆弧和r=40m的小圆弧,直道与弯道相切。大、小圆弧圆心O'O距离L=100m。赛车沿弯道路线行驶时,路面对轮胎的最大径向静摩擦力是赛车重力的225倍,假设赛车在直道上做匀变速直线运动,在弯道上做匀速圆周运动,要使赛车不打滑,绕赛道一圈时间最短。(发动机功率足够大,重力加速度g=10m/s2=314)。

求:(1)在两个弯道上的最大速度分别是多少?

2)应从什么位置开始加速,加速度是多大?

3)完成一圈的最短时间是多少?

 

(1)30m/s 45m/s (2)6.50 m/s2(3)15.79s 【解析】试题分析: (1)在弯道上做匀速圆周运动时,径向摩擦力提供向心力,根据牛顿定律,(2分) 在小弯道上的最大速度:,(1分) 在大圆弧弯道上的速率为(1分) (2)当弯道半径一定 时,在弯道上的最大速度是一定的,且在大弯道上的最大速度大于小湾道上的最大速度,故要想时间最短,故可在绕过小圆弧弯道后加速,直道的长度为,(2分) 由运动学公式 带入数据可得加速度大小为,(1分) 由几何关系可知,小圆弧对应的圆心角,大圆弧对应的圆心角;所以小圆弧轨道的长度为,所以小圆弧轨道的长度为 通过小圆弧弯道的时间为, (1分) 通过大圆弧时间S(1分) 直线运动时间为,由运动学公式:解得(1分) 总时间=15.79s(2分) 考点:圆周运动、匀变速直线运动。  
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考点分析:
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风洞是研究空气动力学的实验设备。如图,将刚性杆水平固定在风洞内距地面高度H=32m处,杆上套一质量m=3kg,可沿杆滑动的小球。将小球所受的风力调节为F=15N,方向水平向左。小球以速度=8m/s向右离开杆端,假设小球所受风力不变,取g=10m/s2。求:

1)小球落地所需时间和离开杆端的水平距离;

2)小球落地时的动能。

3)小球离开杆端后经过多少时间动能为78J?

 

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某缓冲装置的理想模型如图所示,劲度系数足够大的轻质弹簧与轻杆相连,轻杆可在固定的槽内移动,与槽间的滑动摩擦力恒为f。 轻杆向右移动不超过L 时,装置可安全工作。 一质量为m 的小车若以速度撞击弹簧,可使轻杆向右移动了L/4。轻杆与槽间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,且不计小车与地面的摩擦。

1若弹簧劲度系数为k,求轻杆开始移动时,弹簧的压缩量x

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3在轻杆运动的过程中,试分析小车的运动是不是匀变速运动?如果不是请说明理由,如果是请求出加速度a。

 

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某星球的半径为R,在该星球表面某一倾角为θ的山坡上以初速度平抛一物体,经过时间t该物体落到山坡上。求

1该星球表面的重力加速度;

2该星球的第一宇宙速度;

 

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某同学用如图所示的装置验证机械能守恒定律.一根细线系住钢球,悬挂在铁架台上,钢球静止于A点,光电门固定在A的正下方.在钢球底部竖直地粘住一片宽带为d的遮光条.将钢球拉至不同位置由静止释放,遮光条经过光电门的挡光时间t可由计时器测出,取作为钢球经过A点时的速度.记录钢球每次下落的高度h和计时器示数t,计算并比较钢球在释放点和A点之间的势能变化大小ΔEp与动能变化大小ΔEk,就能验证机械能是否守恒.

1)用ΔEp=mgh计算钢球重力势能变化的大小,式中钢球下落高度h应测量释放时的钢球球心到    之间的竖直距离.

A)钢球在A点时的顶端

B)钢球在A点时的球心

C)钢球在A点时的底端

2)用ΔEk=计算钢球动能变化的大小,用刻度尺测量遮光条宽度,示数如图所示,

其读数为      Cm.某次测量中,计时器的示数为00100 s,则钢球的速度为v=            m/s

3)下表为该同学的实验结果:

他发现表中的ΔEpΔEk之间存在差异,你认为这是 造成的.应该如何修正       

 

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用如图所示的装置测量弹簧的弹性势能。将弹簧放置在水平气垫导轨上,左端固定,右端在O点;在O点右侧的B、C位置各安装一个光电门,计时器图中未画出与两个光电门相连。先用米尺测得B、C两点间距离s,再用带有遮光片的滑块压缩弹簧到某位置A,静止释放,计时器显示遮光片从B到C所用的时间t,用米尺测量A、O之间的距离x。

1计算滑块离开弹簧时速度大小的表达式是______。

2为求出弹簧的弹性势能,还需要测量______。

A弹簧原长

B当地重力加速度

C滑块含遮光片的质量

3增大A、O之间的距离x,计时器显示时间t将______。

A增大    B减小    C不变

 

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