冬奧會(huì)單板滑雪U型池比賽,是運(yùn)動(dòng)員僅利用一滑板在U型池雪面上滑行。裁判員根據(jù)運(yùn)動(dòng)員騰空的高度、完成動(dòng)作的難度和效果等因素評(píng)分,并要求運(yùn)動(dòng)員在滑動(dòng)的整個(gè)過程中,身體的任何部位均不能觸及滑道。單板滑雪U型池的比賽場(chǎng)地截面示意圖如圖所示,場(chǎng)地由兩個(gè)完全相同的1/4圓弧滑道AB、CD和水平滑道BC構(gòu)成,圓弧滑道的半徑R=3.5m,B、C分別為圓弧滑道的最低點(diǎn),B、C間的距離s=8.0m,運(yùn)動(dòng)員在水平滑道以一定的速度沖向圓弧滑道CD,到達(dá)圓弧滑道的最高位置D后豎直向上騰空躍起,在空中做出翻身、旋轉(zhuǎn)等動(dòng)作,然后再落回D點(diǎn)。假設(shè)某次比賽中運(yùn)動(dòng)員經(jīng)過水平滑道B點(diǎn)時(shí)水平向右的速度v0=17m/s,運(yùn)動(dòng)員從B點(diǎn)勻變速直線運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)所用時(shí)間t=0.5s,從D點(diǎn)躍起時(shí)的速度vD=8.0m/s。設(shè)運(yùn)動(dòng)員連同滑板的質(zhì)量m=50kg,忽略空氣阻力的影響,重力加速度g取10m/s2。求:
(1)運(yùn)動(dòng)員從D點(diǎn)躍起后在空中完成動(dòng)作的時(shí)間;
(2)運(yùn)動(dòng)員從C點(diǎn)到D點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的過程中需要克服摩擦阻力所做的功;
(3)該單板滑雪運(yùn)動(dòng)員保持姿勢(shì)不變?cè)谒交繠C段滑動(dòng)的過程中是否可能增加其動(dòng)能呢?說明理由。
(1)1.6s;(2)2275J ;(3)不可能,理由見下面解析
解析試題分析: (1)運(yùn)動(dòng)員從D點(diǎn)躍起后在空中做豎直上拋運(yùn)動(dòng),設(shè)運(yùn)動(dòng)員上升的時(shí)間為t1,
根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式: vD=gt1 運(yùn)動(dòng)員在空中完成動(dòng)作的時(shí)間:
(2)運(yùn)動(dòng)員從B點(diǎn)到C點(diǎn),做勻變速直線運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)過程的平均速度:
解得運(yùn)動(dòng)員到達(dá)C點(diǎn)時(shí)的速度:
運(yùn)動(dòng)員從C點(diǎn)到D點(diǎn)的過程中,克服摩擦力和重力做功,根據(jù)動(dòng)能定理:
代入數(shù)值解得,得運(yùn)動(dòng)員克服摩擦力做功: Wf=2275J
(3)不可能。在水平滑道運(yùn)動(dòng)的過程中,因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)員在水平方向只受到摩擦力的作用,而摩擦力的方向與運(yùn)動(dòng)方向相反,只可能對(duì)運(yùn)動(dòng)員做負(fù)功,根據(jù)動(dòng)能定理,運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)能只可能減小,而不可能增加。
考點(diǎn): 動(dòng)能定理
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科目:高中物理 來源: 題型:單選題
一物體在自由下落過程中,重力做了2J 的功,則
A.該物體重力勢(shì)能減少2J |
B.該物體重力勢(shì)能增加2J |
C.該物體動(dòng)能減少2J |
D.該物體動(dòng)能增加2J |
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科目:高中物理 來源: 題型:填空題
如圖所示,不計(jì)一切阻力,定滑輪質(zhì)量忽略不計(jì),A的質(zhì)量為m,B的質(zhì)量為3m,兩物體由靜止開始運(yùn)動(dòng),當(dāng)B向右移動(dòng)x時(shí),A的速度大小為___________,繩子的拉力對(duì)B做功為___________。
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科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題
(16分)如圖所示,固定的光滑平臺(tái)左端固定有一光滑的半圓軌道,軌道半徑為R,平臺(tái)上靜止放著兩個(gè)滑塊A、B,其質(zhì)量mA=m,mB=2m,兩滑塊間夾有少量炸藥.平臺(tái)右側(cè)有一小車,靜止在光滑的水平地面上,小車質(zhì)量M=3m,車長(zhǎng)L=2R,車面與平臺(tái)的臺(tái)面等高,車面粗糙,動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.2,右側(cè)地面上有一立樁,立樁與小車右端的距離為s,s在0<s<2R的范圍內(nèi)取值,當(dāng)小車運(yùn)動(dòng)到立樁處立即被牢固粘連。點(diǎn)燃炸藥后,滑塊A恰好能夠通過半圓軌道的最高點(diǎn)D,滑塊B沖上小車.兩滑塊都可以看作質(zhì)點(diǎn),炸藥的質(zhì)量忽略不計(jì),爆炸的時(shí)間極短,爆炸后兩個(gè)滑塊的速度方向在同一水平直線上,重力加速度為g=10m/s2.求:
(1)滑塊A在半圓軌道最低點(diǎn)C受到軌道的支持力FN.
(2)炸藥爆炸后滑塊B的速度大小vB.
(3)請(qǐng)討論滑塊B從滑上小車在小車上運(yùn)動(dòng)的過程中,克服摩擦力做的功Wf與s的關(guān)系.
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科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題
(22分)如圖所示,在x軸下方的區(qū)域內(nèi)存在方向與y軸相同的勻強(qiáng)電場(chǎng),電場(chǎng)強(qiáng)度為E.在x軸上方以原點(diǎn)O為圓心、半徑為R的半圓形區(qū)域內(nèi)存在勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁場(chǎng)的方向垂直于xy平面并指向紙面外,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.y軸下方的A點(diǎn)與O點(diǎn)的距離為d,一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子從A點(diǎn)由靜止釋放,經(jīng)電場(chǎng)加速后從O點(diǎn)射入磁場(chǎng).不計(jì)粒子的重力作用.
(1)求粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑r.
(2)要使粒子進(jìn)入磁場(chǎng)之后不再經(jīng)過x軸,電場(chǎng)強(qiáng)度需大于或等于某個(gè)值E0,求E0.
(3)若電場(chǎng)強(qiáng)度E等于第(2)問E0的,求粒子經(jīng)過x軸時(shí)的位置.
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科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題
(10分)如圖所示,在豎直平面內(nèi)有一半徑為R的半圓軌道與一斜面軌道平滑連接,A、B連線豎直.一質(zhì)量為m的小球自P點(diǎn)由靜止開始下滑,小球沿軌道運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)B時(shí)對(duì)軌道的壓力大小為mg.已知P點(diǎn)與軌道最高點(diǎn)B的高度差為2R,求小球從P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的過程中克服摩擦力做了多少功?
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科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題
浙江衛(wèi)視六頻道《我老爸最棒》欄目中有一項(xiàng)人體飛鏢項(xiàng)目,該運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)化模型如圖所示。某次運(yùn)動(dòng)中,手握飛鏢的小孩用不可伸長(zhǎng)的細(xì)繩系于天花板下,在A處被其父親沿垂直細(xì)繩方向推出,擺至最低處B時(shí)小孩松手,飛鏢依靠慣性飛出擊中豎直放置的圓形靶最低點(diǎn)D點(diǎn),圓形靶的最高點(diǎn)C與B在同一高度,C、O、D在一條直徑上,A、B、C三處在同一豎直平面內(nèi),且BC與圓形靶平面垂直。已知飛鏢質(zhì)量m=1kg,BC距離s=8m,靶的半徑R=2m,AB高度差h=0.8m,g取10m/s2。不計(jì)空氣阻力,小孩和飛鏢均可視為質(zhì)點(diǎn)。
(1)求孩子在A處被推出時(shí)初速度vo的大;
(2)若小孩擺至最低處B點(diǎn)時(shí)沿BC方向用力推出飛鏢,飛鏢剛好能擊中靶心,求在B處小孩對(duì)飛鏢做的功W;
(3)在第(2)小題中,如果飛鏢脫手時(shí)沿BC方向速度不變,但由于小孩手臂的水平抖動(dòng)使其獲得了一個(gè)垂直于BC的水平速度v,要讓飛鏢能夠擊中圓形靶,求v的取值范圍。
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科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題
如圖,POy區(qū)域內(nèi)有沿y軸正方向的勻強(qiáng)電場(chǎng),POx區(qū)域內(nèi)有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),OP與x軸成θ角.不計(jì)重力的負(fù)電荷,質(zhì)量為m、電量為q,從y軸上某點(diǎn)以初速度v0垂直電場(chǎng)方向進(jìn)入,經(jīng)電場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后垂直O(jiān)P進(jìn)入磁場(chǎng),又垂直x軸離開磁場(chǎng).求:
(1)電荷進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度大小
(2)電場(chǎng)力對(duì)電荷做的功
(3)電場(chǎng)強(qiáng)度E與磁感應(yīng)強(qiáng)度B的比值.
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科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題
(14分)2014年12月14日,北京飛行控制中心傳來好消息,嫦娥三號(hào)探測(cè)器平穩(wěn)落月。嫦娥三號(hào)接近月球表面過程可簡(jiǎn)化為三個(gè)階段:一、距離月球表面一定的高度以v=1.7km/s的速度環(huán)繞運(yùn)行,此時(shí),打開七千五百牛頓變推力發(fā)動(dòng)機(jī)減速,下降到距月球表面H=100米高處時(shí)懸停,尋找合適落月點(diǎn);二、找到落月點(diǎn)后繼續(xù)下降,距月球表面h=4m時(shí)速度再次減為0;三、此后,關(guān)閉所有發(fā)動(dòng)機(jī),使它做自由落體運(yùn)動(dòng)落到月球表面。已知嫦娥三號(hào)著陸時(shí)的質(zhì)量為1200kg,月球表面重力加速度g' 為1.6m/s2,月球半徑為R,引力常量G,(計(jì)算保留2位有效數(shù)字)求:
(1)月球的質(zhì)量(用g' 、R 、G字母表示)
(2)從懸停在100米處到落至月球表面,發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)嫦娥三號(hào)做的功?
(3)從v=1.7km/s到懸停,若用10分鐘時(shí)間,設(shè)軌跡為直線,則減速過程的平均加速度為多大?若減速接近懸停點(diǎn)的最后一段,以平均加速度在垂直月面的方向下落,求此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的平均推力為多大?
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