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(12分)如图所示,一质量为1 kg的小球套在一根固定的直杆上,直杆与水平面夹角...

(12分)如图所示,一质量为1 kg的小球套在一根固定的直杆上,直杆与水平面夹角θ为30°。现小球在F=20 N的竖直向上的拉力作用下,从A点静止出发向上运动,已知杆与球间的动摩擦因数μ为6ec8aac122bd4f6e。试求:

(1)小球运动的加速度a1

(2)若F作用1.2s后撤去,小球上滑过程中距A点最大距离sm

(3)若从撤去力F开始计时,小球经多长时间将经过距A点上方为2.25 m的B点。

6ec8aac122bd4f6e

 

(1)a1=2.5 m/s2(2)sm=2.4m(3)0.75s 【解析】(1)在力F作用时有: (F-mg)sin30°-μ(F-mg)cos30°=ma1       a1=2.5 m/s2                                                                          (2分) (2)刚撤去F时,小球的速度v1= a1t1=3m/s    小球的位移s1 = v1/2  t1=1.8m   (1分) 撤去力F后,小球上滑时有: mgsin30°+mmgcos30°=ma2            a2=7.5 m/s2                                 (1分)                          因此小球上滑时间t2=- v1/ a =0.4s  上滑位移s2= v1t2/2 =0.6m                    (1分)  则小球上滑的最大距离为sm=2.4m                                     (1分) (3)在上滑阶段通过B点:  sAB- s1= v1 t3-a2t32                                                         (1分) 通过B点时间  t3=0.2 s ,另t3=0.6s (舍去)          (1分) 小球返回时有:mgsin30°-mgcos30°=ma3             a3=2.5 m/s2                                                                          (1分) 因此小球由顶端返回B点时有: sm- sAB =-a3t42         t4 =                                            (1分) 通过通过B点时间  t2+ t4== 0.75s                      (2分) 本题考查对牛顿第二定律的应用,以小球为研究对象,受到重力、拉力、支持力和摩擦力的作用,沿着杆的方向和垂直杆的方向建立直角坐标系,沿着杆的方向的合力提供加速度,垂直杆的方向受力平衡,从而先求得加速度大小,撤去F后小球受到重力和摩擦力作用向上做匀减速直线运动,由运动学公式可求得速度减小到零所需时间,再由位移与时间的关系求得上升的最大位移
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考点分析:
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(10分)质量分别为m1和m2的两个小物块用轻绳连接,绳跨过位于倾角α=30°的光滑斜面顶端的轻滑轮,滑轮与转轴之间的摩擦不计,斜面固定在水平桌面上,如图所示。第一次,m1悬空,m2放在斜面上,用t表示m2自斜面底端由静止开始运动至斜面顶端所需的时间。第二次,将m1和m2位置互换,使m2悬空,m1放在斜面上,发现m1自斜面底端由静止开始运动至斜面顶端所需的时间为6ec8aac122bd4f6e。求m1与m2之比。

6ec8aac122bd4f6e

 

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(10分)如图所示,两个质量均为m的小环套在一水平放置的粗糙长杆上,两根长度均为l的轻绳一端系在小环上,另一端系在质量为M的木块上,两个小环之间的距离也为l,小环保持静止。试求:

6ec8aac122bd4f6e  

(1)小环对杆的压力;

(2)小环与杆之间的动摩擦因数μ至少为多大?

 

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(8分)某种类型的飞机起飞滑行时,从静止开始做匀加速运动,加速度大小为4.0 m/s2,飞机速度达到85 m/s时离开地面升空。如果在飞机达到起飞速度时,突然接到命令停止起飞,飞行员立即使飞机制动,飞机做匀减速运动,加速度大小为5.0 m/s2。如果要求你为该类型的飞机设计一条跑道,使在这种情况下飞机停止起飞而不滑出跑道,你设计的跑道长度至少要多长?

 

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(6分)某同学设计了如题图所示的装置,利用米尺、秒表、轻绳、轻滑轮、轨道、滑块、托盘和砝码等器材来测定滑块和轨道间的动摩擦因数μ。滑块和托盘上分别放有若干砝码,滑块质量为M,滑块上砝码总质量为6ec8aac122bd4f6e,托盘和盘中砝码的总质量为m,实验中,滑块在水平轨道上从A到B做初速为零的匀加速直线运动,重力加速度g取10 m/s2

(1)为测量滑块的加速度6ec8aac122bd4f6e,须测出它在       A.B间运动的                    ,计算a的运动学公式是           

6ec8aac122bd4f6e

(2)根据牛顿运动定律得到6ec8aac122bd4f6e6ec8aac122bd4f6e的关系为6ec8aac122bd4f6e

他想通过多次改变6ec8aac122bd4f6e,测出相应的6ec8aac122bd4f6e值,并利用上式来计算6ec8aac122bd4f6e。若要求6ec8aac122bd4f6e6ec8aac122bd4f6e的一次函数,必须使上式中的         保持不变,实验中应将从托盘中取出的砝码置于         

 

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(6分)标有“6 V,1.5 W”的小灯泡,测量其0—6 V各不同电压下的实际功率,提供的器材除导线和开关外,还有:                          (    )

6ec8aac122bd4f6e

A.直流电源  6 V(内阻不计)

B.直流电流表0-3 A(内阻0.1 Ω以下)

C.直流电流表0-300 mA(内阻约为5 Ω)

D.直流电压表0-15 V(内阻约为15 kΩ)

E.滑动变阻器10 Ω , 2 A

F.滑动变阻器1 kΩ , 0.5 A

(1)实验中电流表应选用          ,滑动变阻器应选用           。(序号表示)

(2)在虚线方框图中画出电路图

 

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