秋千由踏板和繩構(gòu)成,人在秋千上的擺動(dòng)過(guò)程可以簡(jiǎn)化為單擺的擺動(dòng),等效“擺球”的質(zhì)量為m,人蹲在踏板上時(shí)擺長(zhǎng)為l1,人站立時(shí)擺長(zhǎng)為l2。不計(jì)空氣阻力,重力加速度大小為g。
(1)如果擺長(zhǎng)為l1,“擺球”通過(guò)最低點(diǎn)時(shí)的速度為v,求此時(shí)“擺球”受到拉力T的大小。
(2)在沒(méi)有別人幫助的情況下,人可以通過(guò)在低處站起、在高處蹲下的方式使“擺球”擺得越來(lái)越高。
a.人蹲在踏板上從最大擺角θ1開(kāi)始運(yùn)動(dòng),到最低點(diǎn)時(shí)突然站起,此后保持站立姿勢(shì)擺到另一邊的最大擺角為θ2。假定人在最低點(diǎn)站起前后“擺球”擺動(dòng)速度大小不變,通過(guò)計(jì)算證明θ2>θ1。
b.實(shí)際上人在最低點(diǎn)快速站起后“擺球”擺動(dòng)速度的大小會(huì)增大。隨著擺動(dòng)越來(lái)越高,達(dá)到某個(gè)最大擺角θ后,如果再次經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)時(shí),通過(guò)一次站起并保持站立姿勢(shì)就能實(shí)現(xiàn)在豎直平面內(nèi)做完整的圓周運(yùn)動(dòng),求在最低點(diǎn)“擺球”增加的動(dòng)能ΔEk應(yīng)滿足的條件。
【考點(diǎn)】單擺的能量轉(zhuǎn)化;牛頓第二定律與向心力結(jié)合解決問(wèn)題.
【答案】(1)如果擺長(zhǎng)為l1,“擺球”通過(guò)最低點(diǎn)時(shí)的速度為v,此時(shí)“擺球”受到拉力T的大小為mg+。
(2)a.證明過(guò)程見(jiàn)解析。
b.在最低點(diǎn)“擺球”增加的動(dòng)能ΔEk應(yīng)滿足的條件為ΔEk≥mgl2-mgl1(1-cosθ)。
m
v
2
l
1
(2)a.證明過(guò)程見(jiàn)解析。
b.在最低點(diǎn)“擺球”增加的動(dòng)能ΔEk應(yīng)滿足的條件為ΔEk≥
5
2
【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
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發(fā)布:2024/12/29 15:30:2組卷:1092引用:6難度:0.4
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