精英家教網(wǎng)某電視臺“快樂向前沖”節(jié)目中的場地設(shè)施如題圖所示,AB為水平直軌道,上面安裝有電動懸掛器,可以載人運(yùn)動,水面上漂浮著一個半徑為R,角速度為ω,鋪有海綿墊的轉(zhuǎn)盤,轉(zhuǎn)盤的軸心離平臺的水平距離為L,平臺邊緣與轉(zhuǎn)盤平面的高度差為H.選手抓住懸掛器,可以在電動機(jī)帶動下,從A點(diǎn)下方的平臺邊緣處沿水平方向做初速度為零,加速度為a的勻加速直線運(yùn)動.選手必須作好判斷,在合適的位置釋放,才能順利落在轉(zhuǎn)盤上.設(shè)人的質(zhì)量為m(不計身高大小),人與轉(zhuǎn)盤間的最大靜摩擦力為μmg,重力加速度為g.
(1)假設(shè)選手落到轉(zhuǎn)盤上瞬間相對轉(zhuǎn)盤速度立即變?yōu)榱,為保證他落在距圓心R/2以內(nèi)不會被甩出轉(zhuǎn)盤,轉(zhuǎn)盤的角速度ω應(yīng)限制在什么范圍?
(2)若已知H=5m,L=8m,a=2m/s2,g=10m/s2,且選手從某處C點(diǎn)釋放能恰好落到轉(zhuǎn)盤的圓心上,則他是從平臺出發(fā)后經(jīng)過多長時間釋放懸掛器的?
(3)若電動懸掛器開動后,針對不同選手的動力與該選手重力關(guān)系皆為F=0.6mg,懸掛器在軌道上運(yùn)動時存在恒定的摩擦阻力,選手在運(yùn)動到上面(2)中所述位置C點(diǎn)時,因選手恐懼沒有釋放懸掛器,但立即關(guān)閉了它的電動機(jī),則按照(2)中數(shù)據(jù)計算懸掛器載著選手還能繼續(xù)向右滑行多遠(yuǎn)的距離?
分析:(1)根據(jù)靜摩擦力提供向心力,結(jié)合牛頓第二定律求出轉(zhuǎn)盤角速度的范圍.
(2)抓住平拋運(yùn)動的水平位移和勻加速直線運(yùn)動的位移等于L,結(jié)合位移公式和速度公式求出勻加速運(yùn)動的時間.
(3)根據(jù)牛頓第二定律,結(jié)合速度位移公式求出還能滑行的距離.
解答:解:(1)設(shè)人落在距圓心
R
2
處不至被甩下,最大靜摩擦力提供向心力,則有:
μmg≥mω2?
R
2

即轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動的角速度滿足ω
2μg
R

(2)沿水平加速段位移為x1,時間為t1;平拋運(yùn)動的水平位移為x2,時間為t2
則加速時有x1=
1
2
at2

v=at1
平拋運(yùn)動階段x2=vt2
H=
1
2
gt2

全程水平方向:x1+x2=L;
代入數(shù)據(jù),聯(lián)立各式解得t1=2s.
(3)由(2)知,v=at=4m/s,且F=0.6mg,
設(shè)阻力為f,繼續(xù)向右滑動加速度為a′,滑行距離為x3
加速階段:F-f=ma
剪斷階段:-f=ma′
則有:0-v2=2ax3
聯(lián)立以上三式,代入數(shù)據(jù)解得x3=2m.
答:(1)轉(zhuǎn)盤的角速度ω應(yīng)滿足ω
2μg
R

(2)他是從平臺出發(fā)后經(jīng)過2s釋放懸掛器的.
(3)懸掛器載著選手還能繼續(xù)向右滑行2m.
點(diǎn)評:解決本題的關(guān)鍵理清選手的運(yùn)動過程,結(jié)合牛頓第二定律和運(yùn)動學(xué)公式靈活求解.
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

 (運(yùn)動的分解法)某電視臺“快樂向前沖”節(jié)目的場地設(shè)施如圖5所示,AB為水平直軌道,上面安裝有電動懸掛器,可以載人運(yùn)動,水面上漂浮著一個半徑為R、角速度為ω、鋪有海綿墊的轉(zhuǎn)盤,轉(zhuǎn)盤的軸心離平臺的水平距離為L,平臺邊緣與轉(zhuǎn)盤平面的高度差為H.選手抓住懸掛器可以在電動機(jī)的帶動下,從A點(diǎn)下方的平臺邊緣處沿水平方向做初速度為零、加速度為a的勻加速直線運(yùn)動.選手必須作好判斷,在合適的位置釋放,才能順利落在轉(zhuǎn)盤上.設(shè)人的質(zhì)量為m(不計身高),人與轉(zhuǎn)盤間的最大靜摩擦力為μmg,重力加速度為g.

(1)假設(shè)選手落到轉(zhuǎn)盤上瞬間相對轉(zhuǎn)盤速度立即變?yōu)榱,為保證他落在任何位置都不會被甩下轉(zhuǎn)盤,轉(zhuǎn)盤的角速度ω應(yīng)限制在什么范圍?

(2)若已知H=5 m,L=8 m,a=2 m/s2g=10 m/s2,且選手從某處C點(diǎn)釋放能恰好落到轉(zhuǎn)盤的圓心上,則他是從平臺出發(fā)后多長時間釋放懸掛器的?

(3)若電動懸掛器開動后,針對不同選手的動力與該選手重力關(guān)系皆為F=0.6mg,懸掛器在軌道上運(yùn)動時存在恒定的摩擦阻力,選手在運(yùn)動到上面(2)中所述位置C點(diǎn)時,因恐懼沒有釋放懸掛器,但立即關(guān)閉了它的電動機(jī),則按照(2)中數(shù)據(jù)計算懸掛器載著選手還能繼續(xù)向右滑行多遠(yuǎn)的距離?

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科目:高中物理 來源:2013-2014學(xué)年浙江省高三上學(xué)期第二次月考物理試卷(解析版) 題型:計算題

某電視臺“快樂向前沖”節(jié)目中的場地設(shè)施如題圖所示,AB為水平直軌道,上面安裝有電動懸掛器,可以載人運(yùn)動,水面上漂浮著一個半徑為R,角速度為ω,鋪有海綿墊的轉(zhuǎn)盤,轉(zhuǎn)盤的軸心離平臺的水平距離為L,平臺邊緣與轉(zhuǎn)盤平面的高度差為H.選手抓住懸掛器,可以在電動機(jī)帶動下,從A點(diǎn)下方的平臺邊緣處沿水平方向做初速度為零,加速度為a的勻加速直線運(yùn)動.選手必須作好判斷,在合適的位置釋放,才能順利落在轉(zhuǎn)盤上.設(shè)人的質(zhì)量為m(不計身高大小),人與轉(zhuǎn)盤間的最大靜摩擦力為μmg,重力加速度為g.

①假設(shè)選手落到轉(zhuǎn)盤上瞬間相對轉(zhuǎn)盤速度立即變?yōu)榱,為保證他落在距圓心以內(nèi)不會被甩出轉(zhuǎn)盤,轉(zhuǎn)盤的角速度ω應(yīng)限制在什么范圍?

②若已知H = 5 m,L = 8 m,a = 2 m/s2,g = 10 m/s2,且選手從某處C點(diǎn)釋放能恰好落到轉(zhuǎn)盤的圓心上,則他是從平臺出發(fā)后經(jīng)過多長時間釋放懸掛器的?

③ 若電動懸掛器開動后,針對不同選手的動力與該選手重力關(guān)系皆為F = 0.6mg,懸掛器在軌道上運(yùn)動時存在恒定的摩擦阻力,選手在運(yùn)動到上面(2)中所述位置C點(diǎn)時,因恐懼沒有釋放懸掛器,但立即關(guān)閉了它的電動機(jī),則按照(2)中數(shù)據(jù)計算懸掛器載著選手還能繼續(xù)向右滑行多遠(yuǎn)的距離?

 

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科目:高中物理 來源:2013~2014學(xué)年江蘇寶應(yīng)中學(xué)高三年級第一學(xué)期第一次月考物理試卷(解析版) 題型:計算題

某電視臺“快樂向前沖”節(jié)目中場地設(shè)施如圖所示,AB為水平直軌道,上面安裝有電動懸掛器,可以載人運(yùn)動,水面上漂浮著一個半徑為R,角速度為ω,鋪有海綿墊的轉(zhuǎn)盤,轉(zhuǎn)盤的軸心離平臺的水平距離為L,平臺邊緣與轉(zhuǎn)盤平面的高度差為H.選手抓住懸掛器,可以在電動機(jī)帶動下,從A點(diǎn)下方的平臺邊緣處沿水平方向做初速度為零,加速度為a的勻加速直線運(yùn)動.選手必須作好判斷,在合適的位置釋放,才能順利落在轉(zhuǎn)盤上.設(shè)人的質(zhì)量為m(不計身高大小),人與轉(zhuǎn)盤間的最大靜摩擦力為μmg,重力加速度為g.

(1)假設(shè)選手落到轉(zhuǎn)盤上瞬間相對轉(zhuǎn)盤速度立即變?yōu)榱,為保證他落在任何位置都不會被甩下轉(zhuǎn)盤,轉(zhuǎn)盤的角速度ω應(yīng)限制在什么范圍?

(2)若已知H=5m,L=8m,a=2m/s2,g=10m/s2,且選手從某處C點(diǎn)釋放能恰好落到轉(zhuǎn)盤的圓心上,則他是從平臺出發(fā)后多長時間釋放懸掛器的?

 

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科目:高中物理 來源:2015屆河南省鄭州市盛同學(xué)校高一下學(xué)期期中考試物理試卷(解析版) 題型:計算題

某電視臺“快樂向前沖”節(jié)目中的場地設(shè)施如圖所示,AB為水平直軌道,上面安裝有電動懸掛器,可以載人運(yùn)動,水面上漂浮著一個半徑為R,角速度為ω,鋪有海綿墊的轉(zhuǎn)盤,轉(zhuǎn)盤的軸心離平臺的水平距離為L,平臺邊緣與轉(zhuǎn)盤平面的高度差為H.選手抓住懸掛器,可以在電動機(jī)帶動下,從A點(diǎn)下方的平臺邊緣處沿水平方向做初速度為零,加速度為a的勻加速直線運(yùn)動.選手必須作好判斷,在合適的位置釋放,才能順利落在轉(zhuǎn)盤上.設(shè)人的質(zhì)量為m(不計身高大小),人與轉(zhuǎn)盤間的最大靜摩擦力為μmg,重力加速度為g

(1)假設(shè)選手落到轉(zhuǎn)盤上瞬間相對轉(zhuǎn)盤速度立即變?yōu)榱,為保證他落在距圓心以內(nèi)不會被甩出轉(zhuǎn)盤,轉(zhuǎn)盤的角速度ω應(yīng)限制在什么范圍?

(2)若已知H =" 5" m,L =" 8" m,a =" 2" m/s2,g =" 10" m/s2,且選手從某處C點(diǎn)釋放能恰好落到轉(zhuǎn)盤的圓心上,則他是從平臺出發(fā)后經(jīng)過多長時間釋放懸掛器的?

(3)若電動懸掛器開動后,針對不同選手的動力與該選手重力關(guān)系皆為F = 0.6mg,懸掛器在軌道上運(yùn)動時存在恒定的摩擦阻力,選手在運(yùn)動到上面(2)中所述位置C點(diǎn)時,因恐懼沒有釋放懸掛器,但立即關(guān)閉了它的電動機(jī),則按照(2)中數(shù)據(jù)計算懸掛器載著選手還能繼續(xù)向右滑行多遠(yuǎn)的距離?

 

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