在游樂園坐過山車是一項(xiàng)驚險(xiǎn)、刺激的游戲.游樂園“翻滾過山車”的物理原理可以用如圖所示的裝置演示.光滑斜槽軌道AD與半徑為R=0.1m的豎直圓軌道(圓心為O)相連,AD與圓O相切于D點(diǎn),B為軌道的最低點(diǎn),∠DOB=37°.質(zhì)量為m=0.1kg的小球從距D點(diǎn)L=1.3m處由靜止開始下滑,然后沖上光滑的圓形軌道(g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8).求:
(1)小球通過B點(diǎn)時(shí)對軌道的壓力的大。
(2)試分析小球能否通過豎直圓軌道的最高點(diǎn)C,并說明理由.
分析:(1)根據(jù)機(jī)械能守恒定律列式求解出B點(diǎn)的速度,在B點(diǎn),根據(jù)重力和支持力的合力提供向心力列式求解;
(2)先求出小球能到最高點(diǎn)的臨界速度,然后根據(jù)機(jī)械能守恒定律列式求解實(shí)際速度進(jìn)行比較即可判斷.
解答:解:(1)小球由A至B,機(jī)械能守恒,則
mg(Lsin37°+hDB)=
1
2
mv
 
2
B
    
其中:hDB=R(1-cos37°)                
又小球在B點(diǎn),由牛頓第二定律得:NB-mg=m
v
2
B
R

聯(lián)立以上得 NB=17N.
由牛頓第三定律得:FB=NB=17N.
(2)小球要過最高點(diǎn),需要的最小速度為v0   則mg=m
v
2
0
R
        
得v0=
gR
=1m/s                                           
又小球從A到C機(jī)械能守恒,所以
[mg[Lsin37°-R(1+cos37°)]=
1
2
mv
 
2
C
  
解之vC=
12
m/s>1m/s                                       
故小球能過最高點(diǎn)C.
答:(1)小球通過B點(diǎn)時(shí)對軌道的壓力的大小為17N;
(2)小球能通過豎直圓軌道的最高點(diǎn)C,理由如上.
點(diǎn)評:本題關(guān)鍵是對小球的運(yùn)動(dòng)過程運(yùn)用機(jī)械能守恒定律列式求解不同位置的速度,同時(shí)要結(jié)合牛頓第二定律列式判斷.
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

在游樂園坐過山車是一項(xiàng)驚險(xiǎn)、刺激的游戲.游樂園“翻滾過山車”的物理原理可以用如圖所示的裝置演示.斜槽軌道AB、EF與半徑R=0.4m的豎直圓軌道(圓心為O)相連,AB、EF分別與圓O相切于B、E點(diǎn),C為軌道的最低點(diǎn),斜軌AB傾角為37°.質(zhì)量為m=0.1kg的小球從A點(diǎn)靜止釋放,先后經(jīng)B、C、D、E到F點(diǎn)落入小框.(整個(gè)裝置的軌道均光滑,取g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)求:
(1)小球在光滑斜軌AB上運(yùn)動(dòng)的過程中加速度的大小;
(2)要使小球在運(yùn)動(dòng)的全過程中不脫離軌道,A點(diǎn)距離最低點(diǎn)的豎直高度h至少多高及在C點(diǎn)時(shí)小球?qū)壍赖膲毫Γ?/div>

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科目:高中物理 來源: 題型:

(2008?佛山一模)在游樂園坐過山車是一項(xiàng)驚險(xiǎn)、刺激的游戲.據(jù)《新安晚報(bào)》報(bào)道,2007年12月31日下午3時(shí)許,安徽蕪湖方特歡樂世界游樂園的過山車因大風(fēng)發(fā)生故障突然停止,16位游客懸空10多分鐘后被安全解救,事故幸未造成人員傷亡.游樂園“翻滾過山車”的物理原理可以用如圖所示的裝置演示.斜槽軌道AB、EF與半徑R=0.4m的豎直圓軌道(圓心為O)相連,AB、EF分別與圓O相切于B、E點(diǎn),C為軌道的最低點(diǎn),斜軌AB傾角為37°.質(zhì)量為m=0.1kg的小球從A點(diǎn)靜止釋放,先后經(jīng)B、C、D、E到F點(diǎn)落入小框.(整個(gè)裝置的軌道均光滑,取g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)求:
(1)小球在光滑斜軌AB上運(yùn)動(dòng)的過程中加速度的大。
(2)要使小球在運(yùn)動(dòng)的全過程中不脫離軌道,A點(diǎn)距離最低點(diǎn)的豎直高度h至少多高?

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在游樂園坐過山車是一項(xiàng)驚險(xiǎn)、刺激的游戲.游樂園“翻滾過山車”的物理原理可以用如圖所示的裝置演示.斜槽軌道AB、EF與半徑R=0.4m的豎直圓軌道(圓心為O)相連,AB、EF分別與圓O相切于B、E點(diǎn),C為軌道的最低點(diǎn),斜軌AB傾角為37°.質(zhì)量為m=0.1kg的小球從A點(diǎn)靜止釋放,先后經(jīng)B、C、D、E到F點(diǎn)落入小框.(整個(gè)裝置的軌道均光滑,取g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)求:
(1)小球能通過D點(diǎn)的最小速度;
(2)要使小球在運(yùn)動(dòng)的全過程中不脫離軌道,A點(diǎn)距離最低點(diǎn)的豎直高度h至少多高
(3)在C點(diǎn)時(shí)小球?qū)壍赖膲毫Γ?/div>

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科目:高中物理 來源:2012屆貴州省高三物理復(fù)習(xí)測試:16圓周運(yùn)動(dòng)(帶解析) 題型:計(jì)算題

在游樂園坐過山車是一項(xiàng)驚險(xiǎn)?刺激的游戲.據(jù)《新安晚報(bào)》報(bào)道,2007年12月31日下午3時(shí)許,安徽蕪湖方特歡樂世界游樂園的過山車因大風(fēng)發(fā)生故障突然停止,16名游客懸空10多分鐘后被安全解救,事故幸未造成人員傷亡.游樂園“翻滾過山車”的物理原理可以用如圖所示的裝置演示.斜槽軌道AB?EF與半徑R="0.4" m的豎直圓軌道(圓心為O)相連,AB?EF分別與圓O相切于B?E點(diǎn),C為軌道的最低點(diǎn),斜軌AB傾角為37°.質(zhì)量m="0.1" kg的小球從A點(diǎn)由靜止釋放,先后經(jīng)B?C?D?E到F點(diǎn)落入小框.(整個(gè)裝置的軌道光滑,取g="10" m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)求:
 
(1)小球在光滑斜軌AB上運(yùn)動(dòng)的過程中加速度的大小;
(2)要使小球在運(yùn)動(dòng)的全過程中不脫離軌道,A點(diǎn)距離最低點(diǎn)的豎直高度h至少多高?

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