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我国将于2022年举办冬奥会,跳台滑雪是其中最具观赏性的项目之一,如图所示,质量...

我国将于2022年举办冬奥会,跳台滑雪是其中最具观赏性的项目之一,如图所示,质量m=60 kg的运动员从长直助滑道AB的A处由静止开始以加速度a=3.6 m/s2匀加速滑下,到达助滑道末端B时速度vB=24 m/s,A与B的竖直高度差H=48 m,为了改变运动员的运动方向,在助滑道与起跳台之间用一段弯曲滑道衔接,其中最低点C处附近是一段以O为圆心的圆弧。助滑道末端B与滑道最低点C的高度差h=5 m,运动员在B、C间运动时阻力做功W=-1 530 J,取g=10 m/s2

(1)求运动员在AB段下滑时受到阻力Ff的大小;

(2)若运动员能够承受的最大压力为其所受重力的6倍,则C点所在圆弧的半径R至少应为多大。

 

(1)144 N (2)12. 5 m 【解析】 试题分析:(1)运动员在AB上做初速度为零的匀加速运动,设AB的长度为x,则有vB2=2ax① 由牛顿第二定律有② 联立①②式,代入数据解得Ff=144 N③ (2)设运动员到达C点时的速度为vC,在由B到达C的过程中,由动能定理得 mgh+W=mvC2-mvB2④ 设运动员在C点所受的支持力为FN,由牛顿第二定律有 ⑤ 由题意和牛顿第三定律知FN=6mg⑥ 联立④⑤⑥式,代入数据解得R=12.5 m⑦ 考点:牛顿第二定律; 动能定理 【名师点睛】本题中运动员先做匀加速运动,后做圆周运动,是牛顿第二定律、运动学公式、动能定理和向心力的综合应用,要知道圆周运动向心力的来源,涉及力在空间的效果,可考虑动能定理.  
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考点分析:
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如图所示装置由一理想弹簧发射器及两个轨道组成其中轨道Ⅰ由光滑轨道AB与粗糙直轨道BC平滑连接高度差分别是h10.20 mh20.10 mBC水平距离L1.00 m轨道Ⅱ由AE螺旋圆形EFGGB三段光滑轨道平滑连接而成A点与F点等高当弹簧压缩量为d恰能使质量m0.05 kg的滑块沿轨道Ⅰ上升到B当弹簧压缩量为2d恰能使滑块沿轨道Ⅰ上升到C(已知弹簧弹性势能与压缩量的平方成正比g10 m/s2)

(1)当弹簧压缩量为d求弹簧的弹性势能及滑块离开弹簧瞬间的速度大小

(2)求滑块与轨道BC间的动摩擦因数

(3)当弹簧压缩量为d若沿轨道Ⅱ运动滑块能否上升到B请通过计算说明理由

 

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如图甲所示游乐场的过山车可以底朝上在竖直圆轨道上运行可抽象为图乙所示的模型倾角为45°的直轨道AB半径R10 m的光滑竖直圆轨道和倾角为37°的直轨道EF.分别通过水平光滑衔接轨道BCCE平滑连接另有水平减速直轨道FGEF平滑连接EG间的水平距离l40 m现有质量m500 kg的过山车从高h40 m处的A点静止下滑BCDCEF最终停在G过山车与轨道ABEF间的动摩擦因数均为μ10.2与减速直轨道FG间的动摩擦因数μ20.75.过山车可视为质点运动中不脱离轨道g10 m/s2.

(1)过山车运动至圆轨道最低点C时的速度大小

(2)过山车运动至圆轨道最高点D时对轨道的作用力

(3)减速直轨道FG的长度x.(已知sin 37°0.6cos 37°0.8)

 

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图中给出一段“S”形单行盘山公路的示意图弯道1弯道2可看作两个不同水平面上的圆弧圆心分别为O1O2弯道中心线半径分别为r110 mr220 m弯道2比弯道1h12 m有一直道与两弯道圆弧相切质量m1 200 kg的汽车通过弯道时做匀速圆周运动路面对轮胎的最大径向静摩擦力是车重的1.25行驶时要求汽车不打滑(sin 37°0.6sin 53°0.8g10 m/s2)

(1)求汽车沿弯道1中心线行驶时的最大速度v1

(2)汽车以v1进入直道P30 kW的恒定功率直线行驶了t8.0 s进入弯道2此时速度恰为通过弯道2中心线的最大速度求直道上除重力以外的阻力对汽车做的功

(3)汽车从弯道1A点进入从同一直径上的B点驶离有经验的司机会利用路面宽度用最短时间匀速安全通过弯道设路宽d10 m求此最短时间(AB两点都在轨道的中心线上计算时视汽车为质点 )

 

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如图所示是公路上的“避险车道”,车道表面是粗糙的碎石,其作用是供下坡的汽车在刹车失灵的情况下避险.质量m=2.0×103kg的汽车沿下坡行驶,当驾驶员发现刹车失灵的同时发动机失去动力,此时速度表示数v1=36km/h,汽车继续沿下坡匀加速直行l=350m、下降高度h=50m时到达“避险车道”,此时速度表示数v2=72km/h.

(1)求从发现刹车失灵至到达“避险车道”这一过程汽车动能的变化量;

(2)求汽车在下坡过程中所受的阻力;

(3)若“避险车道”与水平面间的夹角为17°,汽车在“避险车道”受到的阻力是在下坡公路上的3倍,求汽车在“避险车道”上运动的最大位移(sin17°≈0.3).

 

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如图所示,轻杆长2,中点装在水平轴O,两端分别固定着小球AB,A球质量为,B球质量为,两者在竖直平面内可绕O轴做圆周运动,初始时A球位于最高点。


1)若A球受到轻微扰动,AB开始做圆周运动,求A球运动至最低点时AB球的速度大小;
2)在(1)小题情形下O轴受力大小和方向;

3)若初始时B球在最高点,给B球一初速度,在此后运动过程中能否出现O轴不受力的情形?若不能,请说明理由;若能,则求出A球初速度大小.

 

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