20.(2011丰台期末)滑板运动是青少年喜爱的一项活动。如图16所示,滑板运动员以某一初速度从A点水平离开h=0.8m高的平台,运动员(连同滑板)恰好能无碰撞的从B点沿圆弧切线进入竖直光滑圆弧轨道,然后经C点沿固定斜面向上运动至最高点D。圆弧轨道的半径为1m,BC为圆弧的两端点,其连线水平,圆弧对应圆心角θ=106°,斜面与圆弧相切于C点。已知滑板与斜面问的动摩擦因数为μ =g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8,不计空气阻力,运动员(连同滑板)质量为50kg,可视为质点。试求:

(1)运动员(连同滑板)离开平台时的初速度v0

(2)运动员(连同滑板)通过圆弧轨道最底点对轨道的压力;

(3)运动员(连同滑板)在斜面上滑行的最大距离。

 

解:(1)运动员离开平台后从AB在竖直方向有:

         ①           …………(1分)

     在B点有:   ②       …………(1分)

     由①②得:  ③         …………(2分)

(2)运动员在圆弧轨道做圆周运动

  ④            …………(1分)

  ⑤  …………(1分)

联立③④⑤解得N=2150N           …………(1分)

(3)运动员从AC过程有:

    ⑥             …………(1分)

 运动员从CD过程有:

     ⑦   …………(1分)

   由③⑥⑦解得:

                   …………(1分)

17.(2011石景山一模)(18分)一轻质细绳一端系一质量为 m = 0.05 kg 的小球A,另一端套在光滑水平细轴O上,O到小球的距离为 L = 0.1 m,小球与水平地面接触,但无相互作用。在球的两侧等距离处分别固定一个光滑的斜面和一个挡板,二者之间的水平距离S = 2 m,如图所示。现有一滑块B,质量也为m,从斜面上高度h = 3 m处由静止滑下,与小球和挡板碰撞时均没有机械能损失。若不计空气阻力,并将滑块和小球都视为质点,滑块B与水平地面之间的动摩擦因数 = 0.25,g取 10 m/s2。求:

(1)滑块B与小球第一次碰撞前瞬间,B速度的大小;

(2)滑块B与小球第一次碰撞后瞬间,绳子对小球的拉力;

(3)小球在竖直平面内做完整圆周运动的次数。

 

解析:(1) 滑块B从斜面高度h处滑下与小球第一次碰撞前瞬间速度为,由动能定理得:

         ……………………………………………(3分)

   求得:   =7.4m/s  ……………………………………………(1分)

(2)滑块B与小球碰撞,没有机械能损失,由动量守恒和机械能守恒得:

        …………………………………………………(1分)

         …………………………………………(1分)

求得:   。即碰后滑块B与小球A交换速度。……………(1分)

对小球由牛顿第二定律得:

        ……………………………………………………(2分)

求得:     ………………………………………………………(1分)

(3)小球恰能完成一次完整的圆周运动,设它到最高点的速度为v1,小球在最低点速度为v,则有

  …………………………………………………………(2分)

…………………………………………(1分)

   求得:     ………………………………………………………(1分)

小球做完整圆周运动时,碰后的速度至少为,由于滑块B与小球A碰后交换速度,则滑块B最终速度至少也为,经过的路程为,则:

        ……………………………………………(2分)

求得:   ……………………………………………………………(1分)

小球做完整的圆周运动的次数为:

求得:    = 6   ……………………………………………………………(1分)

 0  138901  138909  138915  138919  138925  138927  138931  138937  138939  138945  138951  138955  138957  138961  138967  138969  138975  138979  138981  138985  138987  138991  138993  138995  138996  138997  138999  139000  139001  139003  139005  139009  139011  139015  139017  139021  139027  139029  139035  139039  139041  139045  139051  139057  139059  139065  139069  139071  139077  139081  139087  139095  447348 

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