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某游乐场的过山车从较高

发布时间: 2021-01-20 02:46:26

1. 游乐场的过山车在开始运作时,利用机械装置推到最高点的目的是什么

获得重力势能

2. 游乐场中的过山车沿高度不同的轨道运动时,动能与势能是怎样转化的

  1. 过山车在往上冲的时候,随着高度增加,动能转化为势能,动能减少,势能增加;(最高处时势能最大,动能为零或最小,速度最小)

  2. 在下滑时,随着高度减小,势能转化为动能,势能减少,动能增加。(最底处时,势能最小,动能最大,速度最大)

  3. 动能和势能的相互转化中,机械能等于两者之和不变,动能是物体运动时的能量,而势能是物体储存的能量


3. (B)游乐场的过山车可以底朝天在圆轨道上运行,游客却不会掉下来.我们把这种情况抽象为如图的模型:弧

(1)由机械能守恒定律:mg(h-2R)=
1
2
m v 2
小球在最高点: mg=m
v 2
R

所以:h=2.5R=0.5m
(2)小球在最高点:mg+F N = m
v 1 2
R

根据题意F N ≤mg
所以 v 1 2 ≤2gR
根据机械能守恒定律,有:mg(h′-2R)=
1
2
m v 1 2
解得h′≤3R=0.6m
所以H的范围从0.5-0.6m
(3)根据机械能守恒定律,有:mg(h-2R)=
1
2
m v 2
在最高点,合力提供向心力,根据牛顿第二定律,有:F N +mg=m
v 2
R

两式联立得到: F N =
2mg
R
h-5mg=10h-5 ,图象如图所示;



答:(1)h至少要等于0.5m,小球才能恰好通过最高点;
(2)若小球通过最高点时,对轨道的压力不大于重力,则h的范围为:0.5m≤h≤0.6m;
(3)如图所示.

4. 如图所示,为某游乐场的翻滚过山车的轨道,竖直圆形轨道的半径为R,现有一节车厢(可视为质点),从高处

解:设过山抄车的质量为袭m,开始下滑时的高度为h,运动到圆形轨道最高点时的最小速度为v,根据圆周运动的规律,要使过山车通过圆形轨道的最高点,应有

5. 如图所示是某游乐场过山车的娱乐装置原理图。弧形轨道末端与一个半径为R的光滑圆轨道平滑连接,两辆质量均

^1、设半径为R
1/2mv^2=2mgR+1/2mv'^2
mg=mv'^2/R
解得v=(5Rg)^0.5
2、弹簧释放过程,两小车动量守恒
2v0=v-v‘(内v0为两小车在最低容点时的速度,v为上题中速度,v’为后车被弹出时的速度)
因为后车回到原点,所以v‘=v0(大小) v0=1/3*v
因为弹簧释放前后机械能守恒
mv0^2+E=1/2mv^2+1/2mv0^2 E=20/9*mgR
3、mgh=1/2mv0^2
h=5/18*R

6. 游乐场的过山车可以底朝上在圆轨道上运行,游客却不会掉下来。我们可以把它抽象成如图所示的由曲面轨道和

(1)来

7. 某游乐场过山车模型简化为如图所示,光滑的过山车轨道位于竖直平面内,该轨道由一段斜轨道和与之相切的圆

解:(1)设过山车总质量为m 0 ,从高度h 1 处开始下滑,恰能以v 1 过圆周轨道最内高点
在圆周轨道最高点有:
高度h不得超过3R

8. 如图所示是某游乐场过山车的娱乐装置原理图,弧形轨道末端与一个半径为R的光滑圆轨道平滑连接,两辆质量

(1)设前车在最高点速度为v 2 ,依题意有 mg=m
v 22
R
(1)
设前车在最低位置与后车分离后速度为v 1 ,根据机械能守恒得
1
2
m
v 22
+mg?2R=
1
2
m
v 21
(2)
由(1)(2)得:v 1 =

9. 如图是某游乐场的一种过山车的简化图,过山车由倾角为θ的斜面和半径为R的光滑圆环组成0.假设小球从A处

解;复(1)由牛顿第二定制律得
mgsinθ-μmgcosθ=ma
解得 a=g(sinθ-μcosθ)
(2)设斜面的最小长度为L.小球在最高点C时,由牛顿第二定律得
mg=m
v 2C
R

对全过程,根据动能定理得
mg[Lsinθ-R(1+cosθ)]-μmgcosθ=
1
2
m
v 2C

联立上两式得,L=
3+2cosθ
2(sinθ-μcosθ)
R
答:
(1)小球沿斜面下滑的加速度的大小是g(sinθ-μcosθ);
(2)斜面的长度至少为
3+2cosθ
2(sinθ-μcosθ)
R .

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