题目内容
(08年梅山高级中学模拟)(12分)一质量为m的质点,系于长为R的轻绳的一端,绳的另一端固定在空间的O点,假定绳是不可伸长的、柔软且无弹性的。今把质点从O点的正上方离O点的距离为的O1点以水平的速度抛出,如图所示。试求;
(1)轻绳即将伸直时,绳与竖直方向的夹角为多少?
(2)当质点到达O点的正下方时,绳对质点的拉力为多大?
解析:
(1)第一过程:质点做平抛运动。设绳即将伸直时,绳与竖直方向的夹角为,
则:,
,其中
联立解得
第二过程:绳绷直过程。绳棚直时,绳刚好水平。由于绳不可伸长,故绳绷直时,V0损失,质点仅有速度V⊥,且
第三过程:小球在竖直平面内做圆周运动。设质点到达O点正下方时,速度为V′,根据机械能守恒守律有:
设此时绳对质点的拉力为T,则,
联立解得:
(08年梅山高级中学模拟)(14分)我国航天局宣布,我国已启动“登月工程”,2007年之前将发射绕月飞行的飞船,2010年左右实现登月飞行。下面是与登月行动有关的一个问题。
人类为了探测距地球约30万公里的月球,发射了一辆四轮的登月探测小车,它能够在自动导航系统的控制下行走,且每隔10秒向地球发射一次信号,探测器上还装有两个相同的减速器(其中一个是备用的),这种减速器最多能使小车产生5米/秒2的加速度。
某次探测中,探测器的自动导航系统出现故障,探测器因匀速前进而不能避开正前方的障碍物,此时,地球上的科学家必须对探测器进行人工遥控操作。下表是控制中心的显示屏上的数据信息:
收到信号的时间 | 发射信号的时间 | 信号的内容 |
9时10分20秒 |
| 与前方障碍物相距52米 |
9时10分30秒 |
| 与前方障碍物相距32米 |
| 9时10分33秒 | 使小车以2米/秒2的加速度减速 |
9时10分40秒 |
| 与前方障碍物相距12米 |
已知控制中心信号发射和接受设备工作速度极快,科学家每次分析数据并输入命令最少需要3秒。
⑴请通过对上述数据分析,求出小车的运动速度。
⑵请通过对上述数据分析,判断减速器是否执行了减速命令。
⑶若减速器未执行减速命令,科学家需启动另一个备用减速器。欲使小车避免与障碍物相撞,备用减速器的加速度至少应设定为多少?