过山车是游乐场中常见的设施,下图是一种过山车的简易模型.它由水平轨道和在竖直平面内的若干个光滑圆形轨道组成,A、B、C…分别是各个圆形轨道的最低点,第一圆轨道的半径R1

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 动能定理/2022-11-05 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 题目

过山车是游乐场中常见的设施,下图是一种过山车的简易模型.它由水平轨道和在竖直平面内的若干个光滑圆形轨道组成,ABC…分别是各个圆形轨道的最低点,第一圆轨道的半径R1=2.0m,以后各个圆轨道半径均是前一轨道半径的k倍(k ="0.8)" ,相邻两最低点间的距离为两点所在圆的半径之和.一个质量m=1.0kg的物块(视为质点),从第一圆轨道的左侧沿轨道向右运动,经过A点时的速度大小为v0=12m/s.已知水平轨道与物块间的动摩擦因数=0.5,水平轨道与圆弧轨道平滑连接. g取10m/s2,lg0.45=-0.347,lg0.8=-0.097.试求:
小题1:物块经过第一轨道最高点时的速度大小;
小题2:物块经过第二轨道最低点B时对轨道的压力大小;
小题3:物块能够通过几个圆轨道?

◎ 答案


小题1:8m/s
小题2:77.5N
小题3:通过4个圆轨道

◎ 解析


(1)设经第一个轨道最高点的速度为v,由机械能守恒有

即有
(2)设物块经B点时的速度为vB,从AB的过程由动能定理,
                       
对物块经B点受力分析,由向心力公式有   
联立两式解得 
由牛顿第三定律可知,物块对轨道的压力大小为77.5N.          
(3)设物块恰能通过第n个轨道,它通过第n个轨道的最高点时的速度为vn,有

对物块从A到第n个轨道的最高点的全过程由动能定理得

又因为 
由以上三式可整理得

v0=12m/s,=0.5,R1=2m,k=0.8,g=10m/s2代入上式,整理得
即有,解得             
故物块共可以通过4个圆轨道.

◎ 知识点

    专家分析,试题“过山车是游乐场中常见的设施,下图是一种过山车的简易模型.它由水平轨道和在竖直平面内的若干个光滑圆形轨道组成,A、B、C…分别是各个圆形轨道的最低点,第一圆轨道的半径R1…”主要考查了你对  【动能定理】  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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