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一杂技运动员骑摩托车沿一竖直圆轨道做特技表演.若车运动的速率恒为30 m/s,人与车质量之和为200 kg,轮胎与轨道间的动摩擦因数为μ=0.1,车通过最低点A时发动机的功率为12 kW.求车通过最高点B时发动机的功率.

4×103 W


解析:

利用牛顿第二定律与匀速圆周运动知识及功率公式分别对A、B两点列式即可求解.以人和摩托车作为一个整体为研究对象,分别对其在A点和B点时进行受力分析如右图中所示,FNAFNB分别表示摩托车在A点和B点受到轨道的弹力,FaFb表示的是摩托车的牵引力,FFAFFB则表示的是摩擦阻力,对于A、B两点而言都是竖直方向上的合力提供向心力,又由于摩托车保持匀速率不变,因此摩托车在切线方向上合外力为零,即A、B两点牵引力与摩擦力大小相等、方向相反.

由牛顿第二定律可得:

又在A点:FFA=μFNA=Fa

在B点:FFB=μFNB=Fb

由功率公式可知:

Pa=Fav

Pb=Fbv

联立以上各式,得:

Pb=Pa-2μmgv=12×103 W-2×0.1×200×10×20 W=4×103 W,即为摩托车通过最高点时发动机的功率.

练习册系列答案
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科目:高中物理 来源: 题型:

一杂技运动员骑摩托车沿一竖直圆形轨道做特技表演,若车运动的速率恒为20m/s,人与车的总质量为200kg,轮胎与轨道间的摩擦力大小总与它们间的正压力成正比,且比例系数为μ=0.1,车通过最底点B时发动机功率为12kw.
求:(1)车通过最低点B时对轨道的压力?
(2)求车通过最高点A时发动机的功率?

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科目:高中物理 来源: 题型:

精英家教网如图所示,一杂技运动员骑摩托车沿着一竖直圆轨道做特技表演,若摩托车运动的速率恒为v=20m/s,人和车的总质量为m=200m/s,摩托车受到的阻力是摩托车对轨道压力的k倍,且k=0.1.摩托车通过最高点A时发动机的功率为零,(摩托车车身的长不计,g=10m/s2)求:
(1)竖直圆轨道的半径.
(2)摩托车通过最低点B时发动机的功率.

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科目:高中物理 来源: 题型:

一杂技运动员骑摩托车沿一竖直圆轨道做特技表演.若车运动的速率恒为30 m/s,人与车质量之和为200 kg,轮胎与轨道间的动摩擦因数为μ=0.1,车通过最低点A时发动机的功率为12 kW.求车通过最高点B时发动机的功率.

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科目:高中物理 来源: 题型:

一杂技运动员骑摩托车沿竖直圆轨道做特技表演,如图所示.若车的运动速率恒为20m/s,人与车的总质量为200kg,轮胎与轨道间动摩擦因数μ=0.1,车通过最低点A时发动机的功率为12kW,求车通过最高点B时发动机的功率.(取g=10m/s2)

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