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=3

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 牛顿第二定律/2022-10-29 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 题目

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?
魔方格

◎ 答案

(1)小球沿光滑斜槽AB下滑过程,
        由牛顿第二定律有:mgsin37°=ma
        代入数据解得:a=gsin37°=6m/s2
   (2)小球要在竖直圆轨道运动过程中不脱离轨道最高点D,速度至少为vD,则
        mg=
m
v2D
R
,vD=

gR

   小球由A点到D点,由机械能守恒定律有
       mgh=mg?2R+
1
2
m
v2D

    由上式整理得:h=
5
2
R
=0.25m
答:(1)小球在光滑斜槽轨道AB上运动过程中加速度的大小为6m/s2
    (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0.25m.

◎ 解析

“略”

◎ 知识点

    专家分析,试题“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=3…”主要考查了你对  【滑动摩擦力、动摩擦因数】,【力的合成】,【牛顿第二定律】,【机械能守恒定律】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。

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