为了研究过山车的原理,物理小组提出了下列的设想:取一个与水平方向夹角为37°、长为L=2.0m的粗糙的倾斜轨道AB,通过水平轨道BC与竖直圆轨道相连,出口为水平轨道DE,整个轨道除AB段以外都是光滑的。其中AB与BC轨道以微小圆弧相接,如图所示。一个小物块以初速度,从某一高处水平抛出,到A点时速度方向恰沿AB方向,并沿倾斜轨道滑下。已知物块与倾斜轨道
的动摩擦因数
(g取10m/s2,
)
(1)要使小物块不离开轨道,并从水平轨道DE滑出,求竖直圆弧轨道的半径应该满足什么条件?
(2)为了让小物块不离开轨道,并且能够滑回倾斜轨道AB,则竖直圆轨道的半径应该满足什么条件?
(3)按照(2)的要求,小物块进入轨道后可以有多少次通过圆轨道上距水平轨道高为0.01m的某一点。
如图所示,在距离一质量为M、半径为R、密度均匀的球体R远处有一质量为m的质点。此时M对m的万有引力为F1,当从M中挖去一半径为R/2的球体时,剩余部分对m的万有引力为F2,则F1与F2的比值为多少?
如图所示,小球沿光滑的水平面冲上一光滑的半圆形轨道,轨道半径为R,小球在轨道的最高点对轨道压力等于小球的重力,问:
(1)画出小球在最高点的受力情况,并指出向心力的来源。(4分)
(2)小球在最高点的速度为多大?
(3)小球落地时,距最高的水平位移是多少?
(4)小球落地时速度为多大?
如图,小杯里盛有的水,水和杯的质量共1.5kg,用绳子系住小杯在竖直平面内做“水流星”表演,转动半径为1m, g取10m/s2,求:(结果可用根式表示)
(1) 为使小杯经过最高点时水不流出, 在最高点时最小速率是多少?
(2) 当水杯在最高点速率V1=5m/s时,在最高点时,绳的拉力是多少?(5分
(3)若水杯在最低点速率V2=10m/s时,在最低点时,绳的拉力大小是多少?
从离地面80m高处水平抛出一个物体,3s末速度为50m/s,求:(g取10m/s2)
(1)做平抛运动的时间;
(2)抛出时的初速度;
(3)落地时,物体的水平位移
公共汽车从车站出发以4m/s的速度沿平直公路行驶,2s后,一辆摩托车从同一车站开出匀加速追赶,加速度为2m/s2。试问
(1)摩托车出发后,经过多长时间追上汽车?
(2)摩托车追上汽车时,离出发点多远?
(3)摩托车追上汽车前,两者之间的最大距离是多少?