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某校物理兴趣小组决定举行遥控赛车比赛.比赛路径如图所示,赛车从起点A出发,沿水平直线轨道运动L后,由B点进入半径为R的光滑竖直圆轨道,离开竖直圆轨道后继续在平直轨道上
网友投稿 2022-12-13 00:00:00 零零社区
◎ 题目
某校物理兴趣小组决定举行遥控赛车比赛.比赛路径如图所示,赛车从起点A出发,沿水平直线轨道运动L后,由B点进入半径为R的光滑竖直圆轨道,离开竖直圆轨道后继续在平直轨道上运动到C点,并越过壕沟.已知赛车质量m=0.1kg,通电后以额定功率P=1.4W工作,水平轨道的摩擦阻力恒为0.20N.图中L=10.0m,BC=1.5m,R=0.32m,h=1.25m,S=1.5m.重力加速度g取10m/s
2
.求:
(1)赛车要越过壕沟,离开C点的速度至少多大?
(2)赛车要通过光滑竖直轨道,刚进入B点时的最小速度多大?赛车的电动机在AB段至少工作多长时间?
(3)要使赛车完成比赛,赛车离开光滑竖直轨道后,电动机在BC段是否还要继续工作?(要通过计算回答)
◎ 答案
(1)设赛车越过壕沟需要的最小速度为v
1
,由平抛运动的规律
s=v
1
t
h=
1
2
gt
2
解得
v
1
=s
g
2h
=3m/s
(2)设赛车恰好越过圆轨道,对应圆轨道最高点的速度为v
2
,最低点的速度为v
3
,由牛顿第二定律及机械能守恒定律
在最高点:mg=m
v
22
R
从最低点到最高点的过程,
1
2
m
v
23
=
1
2
m
v
22
+mg(2R)
解得 v
3
=
2gR
=4m/s
设电动机工作时间至少为t,根据功能原理
pt-fL=
1
2
m
v
23
由此可得 t=2s
即要使赛车完成比赛,电动机至少工作2s的时间.
(3)赛车离开光滑竖直轨道后,假设电动机不工作,赛车到达C点的速度大小为V,根据动能定理得:
-f?BC=
1
2
m
V
2
-
1
2
m
v
23
解得V=
22
>v
1
=3m/s
所以电动机在BC段不需要继续工作.
答:
(1)赛车要越过壕沟,离开C点的速度至少3m/s.
(2)赛车要通过光滑竖直轨道,刚进入B点时的最小速度是4m/s.赛车的电动机在AB段至少工作2s时间.
(3)要使赛车完成比赛,赛车离开光滑竖直轨道后,电动机在BC段不要继续工作.
◎ 解析
“略”
◎ 知识点
专家分析,试题“某校物理兴趣小组决定举行遥控赛车比赛.比赛路径如图所示,赛车从起点A出发,沿水平直线轨道运动L后,由B点进入半径为R的光滑竖直圆轨道,离开竖直圆轨道后继续在平直轨道上…”主要考查了你对 【向心力】,【牛顿第二定律】,【功能关系】,【电功】,【电功率】 等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。
http://www.00-edu.com/html/202212/420000.html
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