物理兴趣小组决定举行遥控塞车比赛.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,出B点进入半径为R的光滑竖

物理兴趣小组决定举行遥控塞车比赛.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,出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光滑平直轨道上运动到C点,并能越过壕沟.已知赛车质量m=0.1kg,通电后可以产生恒定的牵引力作用,进入竖直圆轨道前受到的阻力值为0.3N,随后在运动中受到的阻力均可不计.图中L=10.00m,R=0.30m,h=1.25m,S=1.50m.当赛车到B点时关闭电动机,要使赛车完成比赛,问:
(1)赛车在B点的速度至少多大?
(2)赛车刚进入圆轨道上的B点时受到的轨道的弹力至少多大?
(3)赛车工作期间所受的牵引力至少多大?
emilchensh 1年前 已收到1个回答 举报

wslddy 幼苗

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解题思路:(1)赛车离开C后做平抛运动,在你圆轨道内做圆周运动,应用平抛运动规律、机械能守恒定律、牛顿第二定律可以求出赛车的速度.(2)由牛顿第二定律可以求出赛车受到的支持力.(3)由运动学公式求出赛车的速度,由牛顿第二定律求出牵引力.

(1)设赛车越过壕沟需要的最小速度为v1,由平抛运动的规律得:
S=v1t,h=
1
2gt2,
代入数据解得:v1=3m/s;
设赛车恰好越过圆轨道,对应圆轨道最高点的速度为v2,最低点的速度为v3
由牛顿第二定律得:mg=m

v22
R,
由机械能守恒定律得:[1/2m
v23=
1
2m
v22+mg(2R),
代入数据解得:v3=
15]m/s;
赛车要完成比赛,在进入圆轨道前的速度最小应该是
15m/s
(2)在B点,由牛顿第二定律得:N−mg=m

v23
R,
代入数据解得:N=6N;
(3)由匀变速直线运动的速度位移公式得:2aL=
v23,
由牛顿第二定律得:F−f=ma=
m
v23
2L,
代入数据解得:F=0.375N;
答:(1)赛车在B点的速度至少为
15m/s;
(2)赛车刚进入圆轨道上的B点时受到的轨道的弹力至少为6N;
(3)赛车工作期间所受的牵引力至少为0.375N.

点评:
本题考点: 动能定理的应用;牛顿第二定律;平抛运动.

考点点评: 本题考查了求赛车的速度、受到的支持力与牵引力问题,赛车运动过程较复杂,分析清楚赛车的运动过程是正确解题的前提与关键,应用平抛运动规律、机械能守恒定律、运动学公式、牛顿第二定律即可正确解题.

1年前

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