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如图4-3-19所示,惯性列车(翻滚过山车)装置由圆轨道与两段斜轨连接而成,列车从斜轨高处无动力静止滑下,经过圆轨道后再冲上另一斜轨.已知列车质量为m,圆轨道半径为R,若将列车看成质点,并且不计摩擦.求:

图4-3-19

(1)要保证列车能安全通过圆轨道,则斜轨高度至少为多少?

(2)若列车由许多节构成,总长恰为2πR,列车高度不计,摩擦阻力也不考虑,为保证列车能安全通过圆轨道,求斜轨高度至少为多少?

思路点拨:结合生活实际灵活考查圆周运动和机械能守恒定律.翻滚过山车,要保证能安全通过圆轨道,则应使到达最高点时达到临界速度,由机械能守恒定律可解得斜轨的高度.

解析:(1)列车在圆轨道最高点时,有:

mg=m

列车在全过程中机械能守恒

mg(h-2R)=mv2

得:h=2.5R.

(2)当整个列车恰好在圆轨道时,对最上方那节车厢分析,有:

m′g=m′·

列车在全过程中机械能守恒

mgh=mgR+mv2

得:h=1.5R.

答案:(1)2.5R  (2)1.5R


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如图4-3-19所示,两个用轻线相连的位于光滑水平面上的物块,质量分别为m1和m2,拉力F1和F2方向相反,与轻线沿同一水平直线,且F1>F2.试求在两个物体运动过程中轻线的拉力T.???

 图4-3-19

      

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第一步:用电压挡对任意两接线柱正、反向测量,指针不发生偏转;

第二步:用电阻×100 Ω挡对任意两个接线柱正、反向测量,指针偏转情况如图4-2-15所示.

4-2-15

(1)第一步测量结果表明盒内____________________________________________________.

(2)图4-2-16示出了图4-2-15[1]和图4-2-15[2]中欧姆表指针所处的位置,其对应的阻值是__________Ω;图4-2-17示出了图4-2-15[3]中欧姆表指针所处的位置,其对应的阻值是__________Ω.

 

4-2-16                          图4-2-17

(3)请在图4-2-18的接线柱间用电路图符号画出盒内的元件及连接情况.

4-2-18

(4)一个小灯泡与3 V电池组的连接情况如图4-2-19所示.如果把图4-2-19中e、f两端用导线直接相连,小灯泡可正常发光.欲将e、f两端分别与黑盒子上的两个接线柱相连,使小灯泡仍可发光.那么,e端应连接到接线柱,f端应连接到接线柱.

4-2-19

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4-3-19

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4-3-19

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