题目内容

游乐场中的翻腾过山车从某一高度滑下后，进入竖直面上的圆轨道运动，当过山车经过圆轨道顶端时，也不会掉下来，是一种惊险刺激的运动，其物理模型如图所示．设过山车的质量为m，过山车自A点无初速沿轨道滑下，后进入圆轨道，圆轨道的半径为R，A点的高度h=4R，不计空气阻力和摩擦阻力，求过山车到圆轨道最高点B时的速度大小．
车在运动过程中，只有重力做功，由机械能守恒定律：mg（h-2R）=
1
2
mv2
解得，v=
2g(h-2R)
=
4gR
=2
gR
．
答：过山车到圆轨道最高点B时的速度大小是2
gR
．
练习册系列答案
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如图所示，一固定在竖直平面内的光滑半圆形轨道ABC，其半径R＝0.5m，轨道在C处与水平地面相切。在C放一小物块，给它一水平向左的初速度v0＝5m/s，结果它沿CBA运动，通过A点，最后落在水平地面上的D点，求C、D间的距离s。取重力加速度g=10m/s2。
在一绝缘支架上，固定着一个带正电的小球A，A又通过一长为10cm的绝缘细绳连着另一个带负电的小球B，B的质量为0.1kg，电荷量为
1
9
×10-6C，如图所示，将小球B缓缓拉离竖直位置，当绳与竖直方向的夹角为60°时，将其由静止释放，小球B将在竖直面内做圆周运动．已知释放瞬间绳刚好张紧，但无张力．g取10m/s2．求
（1）小球A的带电荷量；
（2）释放瞬间小球B的加速度大小；
（3）小球B运动到最低点时绳的拉力．
一个质量为m的质点，在外力F和重力的作用下，由静止开始斜向下作匀加速直线运动，加速度方向与竖直方向成θ角．为使质点机械能保持不变，F的大小必须等于（　　）
A．mgB．mgsinθC．mgtanθD．mgcosθ
如图所示，一长度为L0的轻质弹簧一端固定在O点，另一端连接一质量为m的小球（可看做质点），现在把小球从位置A由静止释放，释放时弹簧水平，弹簧的弹力为零．当小球运动到B处时，弹簧处于竖直方向，弹簧长度为L，小球的速度为v0则小球从A运动到B的过程中，下列说法中正确的是（　　）
A．在此过程中，小球的机械能守恒
B．在此过程中，小球重力势能的减少量等于其动能的增加量
C．在此过程中，弹簧弹性势能增加了
1
2
mv2-mgL
D．在此过程中，小球重力势能减小了mgL
如图所示，半径R=1.0m的光滑圆弧轨道固定在竖直平面内，轨道的一个端点B和圆心O的连线与水平方向间的夹角θ=37°，另一端点C为轨道的最低点．C点右侧的水平路面上紧挨C点放置一木板，木板质量M=2kg，上表面与C点等高．质量m=1kg的物块（可视为质点）从空中A点以v0=1.2m/s的速度水平抛出，恰好从轨道的B端沿切线方向进入轨道．已知物块与木板间的动摩擦因数μ1=0.2，木板与路面间的动摩擦因数μ2=0.08，取g=10m/s2，sin37°=0.6．试求：
（1）物块经过轨道上的C点时对轨道的压力大小；
（2）若物块刚好滑到木板的中点停止，求木板的长度．
某学校物理兴趣小组用空心透明塑料管制作了如图所示装置．两个“0”字型的半径均为R．让一质量为m、直径略小于管径的光滑小球从入口A处射入，依次经过图中的B、C、D三点，最后从E点飞出．已知BC是“0”字型的一条直径，D点是该造型最左侧的一点，当地的重力加速度为g，不计一切阻力，则小球在整个运动过程中（　　）
A．在B、C、D三点中，距A点位移最大的是B点，路程最大的是D点
B．对管壁的最小压力可能为0
C．对管壁的最大压力可能为5mg
D．对管壁的压力可能为mg
如图所示是必修2课本中四幅插图，关于该四幅图示的运动过程中物体机械能不守恒的是（　　）
A．图甲中，滑雪者沿光滑斜面自由下滑
B．图乙中，过山车关闭油门后通过不光滑的竖直圆轨道
C．图丙中，小球在水平面内做匀速圆周运动
D．图丁中，石块从高处被斜向上抛出后在空中运动（不计空气阻力）
如图所示，桌面高度为h，质量为m的小球，以v0速度竖直向上抛到最大的高度为H，不计空气阻力，假设以最高处的重力势能为零，小球落到地面前的瞬间的机械能应为（　　）
A．mghB．mgHC．mg（H+h）D．0

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