【題目】浙江金華職業(yè)技術(shù)學(xué)院楊紹榮教授發(fā)明了一款新型的健身器材——圓周運(yùn)動健身機(jī)(如圖甲所示)。體驗者用安全帶綁住后躺在可沿圓形軌道運(yùn)動的躺椅上,雙腳用力踩動腳蹬,能在空中完成360。旋轉(zhuǎn),可簡化為圖乙裝置。某體驗者質(zhì)量為m=64kg,運(yùn)動過程中可看成質(zhì)點,健身機(jī)半徑R=0.8m,體驗者運(yùn)動至最高點時速度v1=0.5m/s,從最高點僅依靠慣性繼續(xù)向下自由滑行,至最低點時速度為v2=2m/s。假設(shè)體驗者從最高點運(yùn)動至最低點克服阻力做功與最低點運(yùn)動到最高點克服阻力做功相等,求:

(1)體驗者運(yùn)動至圓周最高點時,安全帶給他的作用力。

(2)從最高點運(yùn)動至最低點的過程中克服阻力做功為多少?

(3)體驗者從最低點靜止出發(fā),運(yùn)動至最高點時安全帶及躺椅給他的作用力均為零,則體驗者在此過程中須做多少功?

【答案】(1)620N,方向豎直向上 (2)904J (3)2184J

【解析】體驗者運(yùn)動至圓周最高點時,根據(jù)牛頓第二定律求出安全帶給他的作用力,從最高點僅依靠慣性向下自由滑行,故只有重力和阻力做功,由動能定理求出克服阻力做功體驗者運(yùn)動至最高點時安全帶及躺椅給他的作用力均為零,故體驗者在最高點只受重力作用,根據(jù)牛頓第二定律和動能定理求出體驗者在此過程中做功;

解:(1)設(shè)體驗者在最高點時安全帶給他的作用力為F1

由牛頓第二定律:mg-F1=m

得:F1=620N

方向豎直向上

(2)從最高點僅依靠慣性向下自由滑行,故只有重力和阻力做功

由動能定理:

代入數(shù)據(jù)得:Wf=904J

(3)體驗者運(yùn)動至最高點時安全帶及躺椅給他的作用力均為零,故體驗者在最高點只受重力作用,

v=2m/s

從最低點靜止向上運(yùn)動至最高點過程中,有動能定理可得:

得:W=2184J

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】一輛汽車在十字路口等候綠燈,當(dāng)綠燈亮?xí)r汽車以3m/s2的加速度開始行駛,恰在這時一輛自行車以6m/s的速度勻速駛來,從后邊趕過汽車。試求:

(1)汽車從路口開動后,在追上自行車之前經(jīng)過多長時間兩車相距最遠(yuǎn)?此時距離是多少?

(2)什么時候汽車追上自行車,此時汽車的速度是多少?

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】極限運(yùn)動員腳踏滑板在平直的公路上先從靜止做勻加速運(yùn)動,接著又在公路上做勻減速運(yùn)動直到停止,此過程共用時 25s。已知加速中通過的路程為 50m,減速中通過的路程為 75m,求此過程中:

(1)極限運(yùn)動員的最大速度;

(2)極限運(yùn)動員在加速和減速運(yùn)動中加速度的大小。

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】疊放在水平地面上的四個完全相同的排球如圖所示,質(zhì)量均為m,相互接觸,球與地面間的動摩擦因數(shù)均為μ,則(

A. 上方球與下方3個球間均沒有彈力

B. 下方三個球與水平地面間均沒有摩擦力

C. 水平地面對下方三個球的支持力均為4mg/3

D. 水平地面對下方三個球的摩擦力均為4μmg/3

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】在做探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系實驗中

(1)下列儀器需要用到的是___________(多選)

(2)下列說法正確的是____________(多選)

A、先釋放紙帶再接通電源

B、拉小車的細(xì)線應(yīng)盡可能與長木板平行

C、紙帶與小車相連端的點跡較疏

D、輕推小車,拖著紙帶的小車能夠勻速下滑說明摩擦力已被平衡

(3)如圖所示是實驗時打擊的一條紙帶,ABCD……為每隔4個點取計數(shù)點,據(jù)此紙帶可知小車在D點速度大小為_________m/s(小數(shù)點后保留兩位)

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,AMB是一條長L=10m的絕緣水平軌道,固定在離水平地面高h=1.25m處,A、B為端點,M為中點,軌道MB處在方向豎直向上,大小E=5×105N/C的勻強(qiáng)電場中,一質(zhì)量m=0.1kg,電荷量q=+1.3×10-4C的可視為質(zhì)點的滑塊以初速度v0=6m/s在軌道上自A點開始向右運(yùn)動,經(jīng)M點進(jìn)入電場,從B點離開電場,已知滑塊與軌道間動摩擦因數(shù)μ=0.2,求滑塊

(1)到達(dá)M點時的速度大小

(2)從M點運(yùn)動到B點所用的時間

(3)落地點距B點的水平距離

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】某實驗小組利用圖示的裝置探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系。

①為使砝碼桶及桶內(nèi)砝碼的總重力在數(shù)值上近似等于木塊運(yùn)動時受到的拉力,應(yīng)滿足的條件是砝碼桶及桶內(nèi)砝碼的總質(zhì)量_____木塊和木塊上砝碼的總質(zhì)量。(選填遠(yuǎn)大于”“遠(yuǎn)小于近似等于”)

②甲、乙兩同學(xué)在同一實驗室,各取一套圖示的裝置放在水平桌面上木塊上均不放砝碼,在沒有平衡摩擦力的情況下,研究加速度a與拉力F的關(guān)系分別得到圖中甲、乙兩條直線,設(shè)甲、乙用的木塊質(zhì)量分別為m、m,甲、乙用的木塊與木板間的動摩擦因數(shù)分別為μ、μ由圖可知,m_______mμ_______μ。(選填大于”“小于等于”)

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】乙兩物體從同一點開始沿一直線運(yùn)動,甲的x-t和乙的v-t圖象如圖所示,下列說法中正確的是( )

A. 甲做勻速直線運(yùn)動,乙做勻加速直線運(yùn)動

B. 甲、乙均在3s末回到出發(fā)點,距出發(fā)點的最大距離均為4m

C. 0~2s內(nèi)與4s~6s內(nèi),甲的速度等大同向,乙的加速度等大同向

D. 6s內(nèi)甲的路程為16m,乙的路程為12m

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】甲、乙兩物體從同一地點開始沿同一方向做直線運(yùn)動,甲的x-t和乙的v-t圖象如圖所示,下列說法中正確的是

A. 0~2秒內(nèi),甲、乙兩物體之間的距離先增大后減小

B. 3秒內(nèi)甲、乙兩物體速度方向相反

C. 2~4s內(nèi)甲、乙的位移大小都為8m

D. 0~6秒內(nèi),甲、乙兩物體距出發(fā)點的最大距離均為4m

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