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如图所示在水平地面上固定一个半径为R的半圆形轨道,其中圆弧部分光滑,水平段长为L...

如图所示在水平地面上固定一个半径为R的半圆形轨道,其中圆弧部分光滑,水平段长为L,一质量为m的小物块紧靠一根被压缩的弹簧固定在水平轨道的最右端,小物块与水平轨道间的动摩擦因数为μ,现突然释放小物块,小物块被弹出,恰好能够到达圆弧轨道的最高点A,弹簧长度忽略不计,求:

1小物块的落点距O′的距离;

2小物块释放前弹簧具有的弹性势能

 

(1);(2) 【解析】 试题分析:(1)设小物块被弹簧弹出时的速度大小为v1,到达圆弧轨道的最低点时速度大小为v2,到达圆弧轨道的最高点时速度大小为v3,因为小物块恰好能到达圆弧轨道的最高点,故向心力刚好由重力提供,有:…① 小物块由A射出后做平抛运动,由平抛运动的规律有: x=v3t…② 2R=gt2…③ 联立①②③解得:x=2R,即小物块的落点距O′的距离为2R (2)小物块在圆弧轨道上从最低点运动到最高点的过程中,由机械能守恒定律得:mv22=mg×2R+mv32…④ 小物块被弹簧弹出到运动到圆弧轨道的最低点的过程由功能关系得:mv12=mv22+μmgL…⑤ 小物块释放前弹簧具有的弹性势能就等于小物块被弹出时的动能,故有: Ep=mv12…⑥ 由①④⑤⑥联立解得:Ep=mgR+μmgL. 【考点】机械能守恒定律;平抛运动;圆周运动 【名师点睛】本题是圆周运动、平抛运动与机械能守恒定律和动能定理的综合应用,关键分析物块在最高点和最低点的向心力来源,判断能量如何转化,再列式求解.综合型较强,难度中等。  
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考点分析:
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宇航员在地球表面以一定初速度竖直上抛一小球,经过时间t,小球落回原处;若他在某星球表面以相同的初速度竖直上抛同一小球,需经过时间5t小球落回原处.(取地球表面重力加速度g10 m/s2,空气阻力不计)

(1)求该星球表面附近的重力加速度g′

(2)已知该星球的半径与地球半径之比为R∶R1∶4,求该星球的质量与地球质量之比M∶M地.

 

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一水平传送带以4m/s的速度逆时针传送,水平部分长L=6m,其左端与一倾角为θ=300的光滑斜面平滑相连,斜面足够长,一个可视为质点的物块无初速度地放在传送带最右端,已知物块与传送带间动摩擦因数μ=02g=10m/s2.求物块从放到传送带上到第一次滑回传送带最远端所用的时间.

 

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2011年8月10日,改装后的瓦良格号航空母舰进行出海航行试验,中国成为拥有航空母舰的国家之一。已知该航空母舰飞行甲板长度为L=300 m,某种战斗机在航空母舰上起飞过程中的最大加速度为a=45 m/s2,飞机速度要达到v=60 m/s才能安全起飞。

1如果航空母舰静止,战斗机被弹射装置弹出后开始加速,要保证飞机起飞安全,战斗机被弹射装置弹出时的速度至少是多大?

2如果航空母舰匀速前进,在没有弹射装置的情况下,要保证飞机安全起飞,航空母舰前进的速度至少是多大?

 

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图示装置可用来验证机械能守恒定律。摆锤A拴在长L的轻绳一端,另一端固定在O点,在A上放一个小铁片,现将摆锤拉起,使绳偏离竖直方向成θ角时由静止开始释放摆锤,当其到达最低位置时,受到竖直挡板P阻挡而停止运动,之后铁片将飞离摆锤而做平抛运动。

1)为了验证摆锤在运动中机械能守恒,必须求出摆锤在最低点的速度。若测得摆锤遇到挡板之后铁片的水平位移s和竖直下落高度h,则根据测得的物理量表示摆锤在最低点的速度v=        

2)根据巳知的和测得的物理量,写出摆锤在运动中机械能守恒的关系式s2      

3)改变绳偏离竖直方向的角θ的大小,测出对应摆锤遇到挡板之后铁片的水平位移s,若以s2为纵轴,则应以_______(填“θ”“cosθ”“sinθ”)为横轴,通过描点作出的图线是一条直线,该直线的斜率k0=____________(用已知的和测得的物理量表示)。

 

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用图甲所示的装置探究加速度与力、质量之间的关系,图乙是其俯视图.两个相同的小车放在光滑水平板上,车左端各系一条细绳,绳跨过定滑轮个挂一个相同的小盘,盘中可放砝码.两个小车右端通过细线用夹子固定,打开夹子,小车在小盘和砝码的牵引下运动,合上夹了,两小车同时停止.实验中可以通过在车中放砝码改变小车的质量.

1)探究加速度与质量之间的关系时,应在小盘中放质量     (选填相同不相同)的砝码;

2)为使小车所受的拉力近似等于小盘和砝码的总重力,应使小盘和砝码的总质量     (选填远大于远小于)小车的质量;

3)实验中,两小车的加速度之比      (选填大于等于小于)小车通过的位移之比.

 

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