【知识点详解】
1. **小船过河问题**:小船过河时,船头偏向上游与水流方向成α角,船相对于静水的速度为v。当水流速度增大时,为了保持航线不变,需要调整船头方向和船速。根据矢量合成原理,若要航线不变,即垂直于河岸的分速度不变,应减小α角以增加水流方向的分速度,同时保持船速v不变,这样可以抵消水流增大的影响。选项C正确。
2. **圆周运动中的向心力**:小球在竖直放置的光滑圆形管道内做圆周运动,最高点的速度vmin与重力和支撑力有关。对于最高点,向心力由重力提供,当速度最小时,仅重力充当向心力,此时有mg = mv^2/R - mg,解得vmin = √(g(R-r))。因此,选项A和B错误,因为vmin不等于g或gR;选项C错误,因为在水平线ab以下,小球速度足够大,内侧管壁会对小球有作用力提供向心力;选项D正确,当小球在水平线ab以上时,速度不足,外侧管壁需提供向心力支持小球运动。
3. **滑雪运动员的速率不变问题**:运动员在圆弧形滑道上速率不变,意味着动能不变。根据动能定理,合外力做功等于动能的变化,而动能不变,所以合外力做功为零。选项B正确,因为摩擦力大小不变,才能保证速率不变;选项A错误,合外力不可能始终为零,因为摩擦力提供了向心力;选项C正确,合外力做功为零;选项D正确,机械能(动能+势能)保持不变,因为摩擦力不做功在势能上。
4. **平抛运动的水平位移比较**:平抛运动的水平位移x = v0t = v0√(2h/g),其中h是下落高度。两次抛出,只有水平速度不同,但下落高度相同,因此x1/x2 = v01/v02 = 1/2,选项B正确。
5. **匀速上升的滑块问题**:滑块P在光滑竖直杆上匀速上升,拉力等于滑块的重力,且速度不变,所以拉力不变,选项A错误;拉力做功等于克服重力做功,因此选项C错误;拉力的功率等于重力做功的功率,选项D正确;选项B错误,因为速度不变。
6. **水平抛出的小球问题**:甲乙两球从半圆形轨道的同一高度水平抛出,落地时间只取决于下落高度,所以时间相等,选项A正确;两球速度变化量由重力加速度决定,也相等,选项B错误;两球初速度之比v1:v2=1:3(因为水平位移相同,时间相同,速度与位移成正比),选项C正确,D错误。
7. **匀速转动圆盘上的物体**:当圆盘转速加快到物体即将滑动时,烧断细线,由于静摩擦力提供向心力,物体B会继续保持原来的匀速圆周运动,摩擦力减小,而物体A由于没有了向心力来源,将沿切线方向滑动,选项B正确。
8. **物体A上滑问题**:物体A上滑至最高点被B物体击中,两者速度关系和运动时间需要匹配。利用水平速度相等和斜面上运动的时间与水平抛出的时间相等,可以计算物体A的初速度v1。同时,根据水平位移和时间,可以得到物体A、B间初始位置的高度差h。
9. **电动悬挂器问题**:为保证选手落在转盘上不被甩下,需要分析转盘的最大角速度,这涉及到最大静摩擦力和向心力的关系。选手落地瞬间速度为零,所以需要计算从A点到落地点的运动情况,包括速度、加速度和时间,然后结合最大静摩擦力的条件和向心力公式来确定转盘的角速度范围。当a、h、m和R给定时,可以计算l。
10. **小球在光滑轨道上运动**:小球从A点运动到B点后,在圆弧轨道上运动,需要满足在B点的速度足以使其通过最高点。分析小球在水平轨道和圆弧轨道上的动能变化,利用动能定理和机械能守恒来解决问题。需要计算小球到达B点的速度,以及在圆弧轨道上的运动状态,判断小球是否能够通过最高点,进而得出外力的作用。
以上是针对给定文件内容的详细知识点解析,涵盖了力与运动相关的多个物理概念,如矢量合成、圆周运动、平抛运动、摩擦力、功和功率、机械能守恒等。