过山车是一种惊险的游乐工具,其运动轨道可视为如图所示的物理模型.已知轨道最高点A离地面高为20m,圆环轨道半径为5m,过山车质量为50kg,g=10m/s2,求
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过山车是一种惊险的游乐工具,其运动轨道可视为如图所示的物理模型.已知轨道最高点A离地面高为20m,圆环轨道半径为5m,过山车质量为50kg,g=10m/s2,求
题型:不详
难度:
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过山车是一种惊险的游乐工具,其运动轨道可视为如图所示的物理模型.已知轨道最高点A离地面高为20m,圆环轨道半径为5m,过山车质量为50kg,g=10m/s
2
,求:
(1)若不计一切阻力,该车从A点静止释放后,经过最低点B时的速度为多大?
(2)若不计一切阻力,当过山车经过圆形轨道最高点C时,轨道对车的作用力为多大?
(3)若考虑阻力的影响,当过山车经过C点时对轨道恰好无压力,则在过山车从A点运动至C点的过程中,克服阻力做的功为多大?
答案
(1)由
mgh=
1
2
mv
2
可知
V=
2gh
=20m/s,
(2)A到C的过程中,由机械能守恒可知:
mg(h-2r)=
1
2
m
V
2c
,
解得
V
c
=
2g(h-2r)
=
10
2
m/s,
在C点时由:
F+mg=m
V
2c
r
解答 F=1500N.
(3)A到C的过程中,由动能定理可知:
mg(h-2r)-W=
1
2
m
V
2c
(1)
又因为山车经过C点时对轨道恰好无压力,所以:
mg=m
V
2c
r
(2)
由(1)(2)可知:
W=mg(h-2r)-
1
2
m
V
2c
=
mg(h-2r)-
1
2
mgr
=3750J,
答:(1)经过最低点B时的速度为20m/s.
(2)当过山车经过圆形轨道最高点C时,轨道对车的作用力为1500N.
(3)过山车从A点运动至C点的过程中,克服阻力做的功为3750J.
举一反三
如图所示,真空中O点处固定一点电荷Q,同时在O点通过绝缘细线悬挂一带电荷量为q质量为m的小球,开始时细线与小球处在水平位置且静止,释放后小球摆到最低点时,细线的拉力为4mg,则固定电荷Q在最低点B处产生的场强大小为( )
A.
mg
q
B.
2mg
q
C.
3mg
q
D.
2
mg
q
题型:临沂一模
难度:
|
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如图所示,坐标空间中有场强为E的匀强电场和磁感应强度为B的匀强磁场,y轴为两种场的分界面,图中虚线为磁场区域的右边界.现有一质量为m,电荷量为-q的带电粒子从电场中坐标位置(-L,0)处,以初速度v
0
沿x轴正方向开始运动,且已知
L=
m
v
20
qE
.
试求:要使带电粒子能穿越磁场区域而不再返回电场中,磁场的宽度d应满足的条件.
题型:济南二模
难度:
|
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一个质量40㎏的学生,坐在秋千板上打秋千,秋千板离拴绳子横梁的距离为3m,如果秋千板经过最低位置时的速度为3m/s,此时学生对秋千板的压力为(g=10m/s
2
)( )
A.520N
B.400N
C.380N
D.280N
题型:汉沽区模拟
难度:
|
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B组:空间存在一匀强磁场B,其方向垂直纸面向里,另有一个点电荷+Q的电场,如图所示,一带电-q的粒子以初速度v
0
从某处垂直电场、磁场入射,初位置到点电荷的距离为r,则粒子在电磁场中的运动轨迹可能为( )
A.以点电荷+Q为圆心,以r为半径的在纸平面内的圆周
B.开始阶段在纸面内向向右偏转的曲线
C.开始阶段在纸面内向向左偏转的曲线
D.沿初速度v
0
方向的直线
题型:河西区模拟
难度:
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如图所示,滑块在恒定外力F作用下从水平轨道上的A点由静止出发到B点时撤去外力,又沿竖直面内的光滑半圆形轨道运动,且恰能通过轨道最高点C,AB距离为S,轨道半径为R,求滑块在AB段运动过程中的动摩擦因数.
题型:南开区二模
难度:
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