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,两辆质量均为m的相同小车(大小可忽略),中间夹住一轻弹簧后连接一起,两车从光

◎ 题目

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,两辆质量均为m的相同小车(大小可忽略),中间夹住一轻弹簧后连接一起,两车从光滑弧形轨道上的某一高度由静止滑下,当两车刚滑入圆环最低点时连接两车的挂钩突然断开,弹簧将两车弹开,其中后车刚好停在圆环最低点处,前车沿圆环轨道运动恰能越过圆弧轨道最高点.求:

(1)前车被弹出时的速度.
(2)把前车弹出过程中弹簧释放的弹性势能.
(3)两车下滑的高度h.

◎ 答案


两车下滑高度h,由机械能守恒得
(m+m)gh=(m+m)v2  ①       
两车在最低点弹开过程,由动量守恒得
(m+m)v0=0+mv1          
设把两车弹开过程中弹簧释放的弹性势能为EP,由机械能守恒得
EP+(m+m)v02 m v2   ③ 
前车从圆弧轨道最低点到达圆弧轨道最高点的过程,由机械能守恒得
mv12 mv22  + mg?2R   ④                                   
前车恰能通过圆弧轨道最高点,由临界条件得
mg=            ⑤
解①②③④⑤得 v1  EPmgR   h=R  

 

◎ 解析

◎ 知识点

    专家分析,试题“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,两辆质量均为m的相同小车(大小可忽略),中间夹住一轻弹簧后连接一起,两车从光…”主要考查了你对  【生活中的其他圆周运动】  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。

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