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题型：解答题题类：难易度：普通

浙江省杭州市源清中学2023-2024学年高一上学期期末物理试题

某游戏装置如图所示，由弹丸发射器、水平面、圆形轨道 $\text{[math]}$ （其中 $\text{[math]}$ 略有错开）、两竖直放置的半圆形管道 $\text{[math]}$ 及放置在水平地面上等腰直角斜面 $\text{[math]}$ 构成．游戏者调节弹丸发射器，使弹丸（可视为质点）从A点水平发射经过圆形轨道 $\text{[math]}$ 后，经D点进入半圆形管道，沿半圆形管道 $\text{[math]}$ 从其顶点E水平飞出，击中等腰直角斜面 $\text{[math]}$ 为过关（游戏过程中不考虑弹丸落地后的反弹过程）。已知弹丸质量 $\text{[math]}$ ，圆形轨道半径 $\text{[math]}$ ，半圆形管道半径 $\text{[math]}$ ，等腰直角斜面距半圆形管道的距离 $\text{[math]}$ ，直角斜面高 $\text{[math]}$ ，所有接触面均光滑，不考虑弹丸在管道里碰撞时的能量损失，求：

（1）某次弹丸恰好过圆形轨道最高点 $\text{[math]}$ 时的速度 $\text{[math]}$ ；

（2）某次弹丸运动至D点的速度为 $\text{[math]}$ ，则此时弹丸对管道的作用力 $\text{[math]}$ ；

（3）若某次弹丸过E点时对管道的作用力为0.5倍的重力，则弹丸会击中斜面吗？若会，则求出弹丸撞击在等腰直角斜面的位置；

（4）若等腰直角斜面的高 $\text{[math]}$ 及与半圆形管道的距离 $\text{[math]}$ 可变，可使弹丸无碰撞沿等腰直角斜面的 $\text{[math]}$ 面滑下，则求 $\text{[math]}$ 与 $\text{[math]}$ 需满足关系。

举一反三

如图所示，AB段是长为L的水平轨道，BC段是半径为R的光滑竖直半圆轨道。A点处有一个质量为m的滑块1，现对滑块1施加一个水平向右的瞬时冲量，使其沿轨道AB运动，并与静止在B点处、质量也为m的滑块2发生碰撞，碰后二者粘在一起沿竖直圆轨道BC运动，并能恰好通过半圆轨道的最高点C。已知滑块与水平轨道AB间的动摩擦因数μ，重力加速度为g，滑块1和2均可看作质点，不计空气阻力。求：

如图，半径为 $\text{[math]}$ 的四分之一光滑圆轨道固定在竖直平面内，其末端与水平地面 $\text{[math]}$ 相切于P点， $\text{[math]}$ 的长度 $\text{[math]}$ 。一长为 $\text{[math]}$ 的水平传送带以恒定速率 $\text{[math]}$ 逆时针转动，其右端与地面在M点无缝对接。物块a从圆轨道顶端由静止释放，沿轨道下滑至P点，再向左做直线运动至M点与静止的物块b发生弹性正碰，碰撞时间极短。碰撞后b向左运动到达传送带的左端N时，瞬间给b一水平向右的冲量I，其大小为 $\text{[math]}$ 。以后每隔 $\text{[math]}$ 给b一相同的瞬时冲量I，直到b离开传送带。已知a的质量为 $\text{[math]}$ 的质量为 $\text{[math]}$ ，它们均可视为质点。a、b与地面及传送带间的动摩擦因数均为 $\text{[math]}$ ，取重力加速度大小 $\text{[math]}$ 。求：

火车在半径为 $\text{[math]}$ 的水平弯道处转弯，轨道宽为 $\text{[math]}$ ，外轨比内轨高 $\text{[math]}$ ，（ $\text{[math]}$ 很小时，可以近似认为 $\text{[math]}$ ），重力加速度为 $\text{[math]}$ ，为了使铁轨不受轮缘的挤压，火车的速度应为（　　）

如图所示，足够长的光滑水平地面上固定着一个粗糙斜面，斜面的倾角 $\text{[math]}$ ，质量 $\text{[math]}$ ，长度 $\text{[math]}$ ，斜面底端通过一段小圆弧（半径很小，未画出）与水平地面相切。在斜面左侧竖直固定一个光滑半圆轨道CDF，轨道半径 $\text{[math]}$ ，轨道的最低点C与水平地面相切。将一质量为 $\text{[math]}$ 的物块从斜面顶端由静止释放，物块恰好能够到达圆轨道的最高点F。物块可视为质点， $\text{[math]}$ ，重力加速度g取 $\text{[math]}$ 。

一种智能呼啦圈如图甲所示，其主要由外侧带有轨道的腰带、滑轮、轻绳及配重组成，滑轮可以在轨道上无摩擦滑动。其原理简化图如图乙所示，腰带半径r=0.2m，轻绳长L=0.5m，配重质量m=0.6kg，当轻微扭动腰时，配重飞起绕竖直转轴（O₁O₂做匀速圆周运动，轻绳与竖直方向的夹角（θ₁=37°，此时配重距离地面的高度，h=0.8m，重力加速度g取10m/s² ，运动过程中腰带视为静止，不计空气阻力。求

汽车的自动泊车系统持续发展。如图所示为某次电动汽车自动泊车全景示意图。汽车按图示路线（半径为6m的 $\text{[math]}$ 圆弧与长为5m的直线构成）顺利停车。汽车与地面间的动摩擦因数为0.3（最大静摩擦力等于滑动摩擦力），重力加速度 $\text{[math]}$ ，汽车可视为质点，下列说法正确的是（　　）

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