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计算题一1

1. 如图所示,半径为R 的四分之三圆周轨道固定在竖直平面内,O 为圆轨道的圆心,D 为圆轨道的最高点,圆轨道内壁光滑,圆轨道右侧的水平面BC 与圆心等高.质量为m 的小球
从离B 点高度为h 处(23R ≤h ≤3R )的A 点由静止开始下落,从B 点进入圆轨道,不计空气阻力,重
力加速度为g .
(1)小球能否到达D 点?试通过计算说明;
(2)求小球在圆轨道的最高点对轨道的压力范围;
(3)通过计算说明小球从D 点飞出后能否落在水平面BC 上,若能,求落点与B 点水平距离d 的范围.
2. 如图,固定在竖直平面内的倾斜轨道AB ,与水平固定光滑轨道BC 相连,竖直墙壁CD 高H =0.2 m ,在地面上紧靠墙壁固定一个和CD 等高,底边长L 1=0.3 m 的固定斜面.一个质量m =0.1 kg 的小物块(视为质点)在轨道AB 上从距离B 点L 2=4 m 处由静止释放,从C 点水平抛出,已知小物块与AB 段轨道间的动摩擦因数为0.5,通过B 点时无能量损失;AB 段与水平面的夹角为37°.(空气阻力不计,取重力加速度g =10 m/s 2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)
(1)求小物块运动到B 点时的速度大小;
(2)求小物块从C 点抛出到击中斜面的时间;
(3)改变小物块从轨道上释放的初位置,求小物块击中斜面时动能的最小值.
3.某人设计了如图所示的滑板个性滑道.斜面AB与半径R=3 m的光滑圆弧轨道BC相切于B,圆弧对应的圆心角θ=37°且过C点的切线水平,C点连接倾角α=30°的斜面CD.一滑板爱好者连同滑板等装备(视为质点)总质量m=60 kg.某次试滑,他从斜面上某点P由静止开始下滑,发现在斜面CD上的落点Q恰好离C点最远.若他在斜面AB上滑动过程中所受摩擦力F f与位移大小x的关系满足F f=90x(均采用国际制单位),忽略空气阻力,取g=10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8.求:
(1)P、B两点间的距离;
(2)滑板在C点对轨道的压力大小.
4.如图所示是某游戏装置的示意图,ABC为固定在竖直平面内的截面为圆形的光滑轨道,直轨道AB与水平成θ=37°放置,且与圆弧轨道BC相切连接,AB长为L1=0.4 m,圆弧轨道半径r=0.25 m,C端水平,右端连接粗糙水平面CD和足够长的光滑曲面轨道DE,D是轨道的切点,CD段长为L2=0.5 m.一个质量为m=1 kg的可视为质点的小物块压缩弹簧后被锁定在A点,解除锁定后小物块被弹出,第一次经过D点的速度为v D=1 m/s,小物块每次发射前均被锁定在A位置,通过调整弹簧O1端的位置就可以改变弹簧的弹性势能,已知弹簧的弹性势能最大值为E pm=13 J,小物块与水平面CD间的动摩擦因数为μ=0.3.(g取10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)求:
(1)小物块第一次运动到BC轨道的C端时对轨道的压力大小;
(2)小物块第一次发射前弹簧的弹性势能大小;
(3)若小物块被弹出后,最后恰好停在CD中点处,不计小球与弹簧碰撞时
的能量损失,则小物块被锁定时的弹性势能可能多大.
5.如图所示,一劲度系数很大的轻弹簧一端固定在倾角θ=30°的斜面底端,将弹簧压缩至A
点锁定,然后将一质量为m的小物块紧靠弹簧放置,物块与斜面问动摩擦因数µ=.解除弹簧锁定,物块恰能上滑至B点,A、B两点的高度差为h o,已知重力加速度为g.
(1)求弹簧锁定时具有的弹性势能E p;
(2)求物块从A到B的时间t l与从B返回到A的时间t2之比;
(3)若每当物块离开弹簧后就将弹簧压缩到A点并锁定,物块返回A点时立刻解除锁定。

设斜面最高点C的高度H=2h0,试通过计算判断物块最终能否从C点抛出?
6.倾角为θ的斜面与足够长的光滑水平面在D处平滑连接,斜面上AB的长度为3L,BC、CD 的长度均为3.5L,BC部分粗糙,其余部分光滑.如图1,4个“”形小滑块工件紧挨在一起排在斜面上,从下往上依次标为1、2、3、4,滑块上长为L的轻杆与斜面平行并与上一个滑块接触但不粘连,滑块1恰好在A处.现将4个滑块一起由静止释放,设滑块经过D处时无机械能损失,轻杆不会与斜面相碰.已知每个滑块的质量为m并可视为质点,滑块与粗糙面间的动摩擦因数为tan θ,重力加速度为g.求:
(1)滑块1刚进入BC时,滑块1上的轻杆所受到的压力大小;
(2)4个滑块全部滑上水平面后,相邻滑块之间的距离.
7.如图甲所示是某游乐场的过山车,现将其简化为如图乙所示的模型:倾角θ=37°、长L=60 cm的直轨道AB与半径R=10 cm的光滑圆弧轨道BCDEF在B处平滑连接,C、F为圆轨道最低点,D点与圆心等高,E为圆轨道最高点;圆轨道在F点与水平轨道FG平滑连接,整条轨道宽度不计.现将一质量m=50 g的滑块(可视为质点)从A端由静止释放.已知滑块与AB段间的动摩擦因数μ1=0.25,与FG段间的动摩擦因数μ2=0.5,g=10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8.
(1)求滑块到达B点时的动能E k;
(2)求滑块到达E点时对轨道的压力F N;
(3)若要滑块能在水平轨道FG上停下,求FG长度的最小值x;
(4)若改变释放滑块的位置,使滑块第一次运动到D点时速度刚好为零,求滑块从释放到它第5次返回轨道AB上离B点最远时,它在AB轨道上运动的总路程.。

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