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如图2-1所示,轻质长绳水平地跨在相距为2L的两个小定滑轮A、B上,质量为m的物...

如图2-1所示,轻质长绳水平地跨在相距为2L的两个小定滑轮A、B上,质量为m的物块悬挂在绳上O点,O与A、B两滑轮的距离相等。在轻绳两端C、D分别施加竖直向下的恒力F=mg。先托住物块,使绳处于水平拉直状态,由静止释放物块,在物块下落过程中,保持C、D两端的拉力F不变。

说明: 6ec8aac122bd4f6e

(1)当物块下落距离h为多大时,物块的加速度为零?

(2)在物块下落上述距离的过程中,克服C端恒力F做功W为多少?

(3)求物块下落过程中的最大速度Vm和最大距离H?

 

【解析】 物块向下先作加速运动,随着物块的下落,两绳间的夹角逐渐减小。因为绳子对物块的拉力大小不变,恒等于F,所以随着两绳间的夹角减小,两绳对物块拉力的合力将逐渐增大,物块所受合力逐渐减小,向下加速度逐渐减小。当物块的合外力为零时,速度达到最大值。之后,因为两绳间夹角继续减小,物块所受合外力竖直向上,且逐渐增大,物块将作加速度逐渐增大的减速运动。当物块下降速度减为零时,物块竖直下落的距离达到最大值H。 当物块的加速度为零时,由共点力平衡条件可求出相应的θ角,再由θ角求出相应的距离h,进而求出克服C端恒力F所做的功。 对物块运用动能定理可求出物块下落过程中的最大速度Vm和最大距离H。 (1)当物块所受的合外力为零时,加速度为零,此时物块下降距离为h。因为F恒定,所以绳对物块拉力大小恒为mg,由平衡条件知:2θ=120°,所以θ=60°,[1分] 由图2-2知:h=L*tg30°=L [1分] (2)物块下落h时,绳的C、D端均上升h’由几何关系可得:h’=-L [1分] 克服C端恒力F做的功为:W=F*h’ [1分] 由[1]、[2]、[3]式联立解得:W=(-1)mgL               [1分] (3)出物块下落过程中,共有三个力对物块做功。重力做正功,两端绳子对物块的拉力做负功。两端绳子拉力做的功就等于作用在C、D端的恒力F所做的功。因为物块下降距离h时动能最大。由动能定理得:mgh-2W= [2分] 将[1]、[2]、[3]式代入[4]式解得:Vm=              1分 当物块速度减小为零时,物块下落距离达到最大值H,绳C、D上升的距离为H’。由动能定理得:mgH-2mgH’=0,又H’=-L,联立解得:H=。   2分 【解析】略
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有一个固定竖直放置的圆形轨道,半径为R,由左右两部分组成。如下图所示,右半部分AEB是光滑的,左半部分BFA是粗糙的。现在最低点A给一质量为m的小球一个水平向右的初速度,使小球沿轨道恰好运动到最高点B,小球在B点又能沿BFA回到A点,到达A点时对轨道的压力为4mg。求

说明: 6ec8aac122bd4f6e

(1)小球的初速度V0

(2)由B经F回到A的过程中克服摩擦力所做的功。

 

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说明: 6ec8aac122bd4f6e               

 

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如图所示,在光滑的水平面上,质量m=3kg的物体,在水平拉力F=6N的作用下,从静止开始运动,经过4s运动了16m。求

说明: 6ec8aac122bd4f6e

(1)力F在4s内对物体所做的功;

(2)力F在4s内对物体做功的平均功率;

(3)在4s末,力F对物体做功的瞬时功率。

 

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下图为验证机械能守恒定律的实验装置示意图。现有的器    材为:带铁夹的铁架台、电磁打点计时器、纸带、带铁夹的重锤、导线、开关。回答下列问题:

说明: 6ec8aac122bd4f6e

(1)为完成此实验,除了所给的器材,还需要的器材有         。(填入正确选项前的字母)

A.秒表                    B.刻度尺

C.0~6V的交流电源        D.0~6V的直流电源

 

(2)实验中误差产生的原因有                、               。(写出两个原因)

(3)若已知打点计时器的电源频率为50Hz、当地的重力加速度为g=9.80m/s2,重物质量为m kg,实验中得到一条点迹清晰的纸带如图所示,其中O为第一个点,A、B、C为另外3个连续点,由图中数据,可知重物由0点运动到B点重力势能减少量说明: 6ec8aac122bd4f6e=         J,动能增量说明: 6ec8aac122bd4f6e=         J,得出的结论是              。(计算结果保留三位有效数字)

说明: 6ec8aac122bd4f6e

 

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