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某游乐场过山车模型简化为如图所示,光滑的过山车轨道位于竖直平面内,该轨道由一段斜轨道和与之相切的圆形轨道连接而成,圆形轨道的半径为R。可视为质点的过山车从斜轨道上某处由静止开始下滑,然后沿圆形轨道运动。
(1)若要求过山车能通过圆形轨道最高点,则过山车初始位置相对于圆形轨道底部的高度h于少要多少?
(2)考虑到游客的安全,要求全过程游客受到的支持力不超过自身重力的7倍,过山车初始位置相对于圆形轨道底部的高度h不得超过多少?
解:(1)设过山车总质量为m0,从高度h1处开始下滑,恰能以v1过圆周轨道最高点
在圆周轨道最高点有:
运动过程机械能守恒:
由①②式得:
高度h至少要2.5R
(2)设从高度h2处开始下滑,过圆周最低点时速度为v2,游客受到的支持力最大是
最低点时:
运动过程机械能守恒:
由③④式得:
高度h不得超过3R
练习册系列答案
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(1)健身者在C处所需施加的力比在A处大多少?
(2)设在A处时健身者需施加的力为,当球运动到B、D位置时,板与水平方向需有一定的夹角,请作出的关系图象。
       

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B.质点作曲线运动,速度的大小一定是时刻在变化
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B.可能沿1F的反方向做匀减速直线运动
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科目:高中物理 来源:模拟题 题型:单选题

图为洗衣机脱水制动示意图。脱水桶的半径为20 cm,正常工作时以每分钟1200转高速旋转。脱水后衣服可视为均匀地紧贴脱水桶壁上,且当衣服和桶的总质量为3 kg时,测得从打开脱水桶盖到脱水桶静止,脱水桶共旋转了25圈。设脱水桶刹车盘的半径为6 cm,则脱水桶制动过程中刹车带上的平均摩擦力的大小约为
[     ]
A.15 N
B.100N
C.200 N
D.50N

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科目:高中物理 来源:0103 期中题 题型:不定项选择

如图(a)所示,一根细线上端固定在S点,下端连一小铁球A,让小铁球在水平面内做匀速圆周运动,此装置构成一圆锥摆(不计空气阻力)。下列说法中正确的是
[     ]
A.小球做匀速圆周运动时的角速度一定大于(l为摆长)
B.小球做匀速圆周运动时,受到重力,绳子拉力和向心力作用
C.另有一个圆锥摆,摆长更大一点,两者悬点相同,如图(b)所示,如果改变两小球的角速度,使两者恰好在同一水平面内做匀速圆周运动,则B球的角速度大于A球的角速度
D.如果两个小球的质量相等,则在图(b)中两条细线受到的拉力相等

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科目:高中物理 来源:江西省期中题 题型:不定项选择

如图所示,某同学用硬塑料杆和一个质量为m的铁质螺丝帽研究匀速圆周运动,将螺丝帽套在塑料杆上,手握塑料杆使其保持竖直并在水平方向做半径为r的匀速圆周运动,则只要运动角速度合适,螺丝帽恰好不下滑,假设螺丝帽与塑料杆间的动摩擦因数为μ,认为最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力.则在该同学手转塑料杆使螺丝帽恰好不下滑时,下述分析正确的是
[     ]
A. 螺丝帽受的重力与最大静摩擦力平衡  
B. 螺丝帽受到杆的弹力方向水平向外,背离圆心
C. 此时手转动塑料杆的角速度ω=    
D. 若杆的转动加快,螺丝帽有可能相对杆发生运动

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科目:高中物理 来源:专项题 题型:不定项选择

如图所示,在双人花样滑冰运动中,有时会看到被男运动员拉着的女运动员离开地面在空中做圆锥摆运动的精彩场面,目测体重为G的女运动员做圆锥摆运动时和水平冰面的夹角约为60°,重力加速度为g,估算该女运动员
[     ]
A.受到的拉力为
B.受到的合力为2G
C.向心加速度为
D.向心加速度为2g

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有一种大型游戏器械,它是一个圆筒形大容器,筒壁竖直,游客进入容器后靠筒壁站立,当圆筒开始转动,转速加快到一定程度时,突然地板塌落,游客发现自己没有落下去,这是因为
[     ]
A.游客受到的筒壁的作用力垂直于筒壁
B.游客处于失重状态
C.游客受到的摩擦力等于重力
D.游客随着转速的增大有沿壁向上滑动的趋势

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同步练习册答案