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如图所示,半径R=0.4m的圆盘水平放置,绕竖直轴OO′匀速转动,在圆心O正上方...

如图所示,半径R=0.4m的圆盘水平放置,绕竖直轴OO′匀速转动,在圆心O正上方h=0.8m高处固定一水平轨道PQ,转轴和水平轨道交于O′点.一质量m=1kg的小车(可视为质点),在F=4N的水平恒力作用下,从O′左侧x0=2m处由静止开始沿轨道向右运动,当小车运动到O′点时,从小车上自由释放一小球,此时圆盘半径OA与x轴重合.规定经过O点水平向右为x轴正方向.小车与轨道间的动摩擦因数μ=0.2,g取10m/s2.求:

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(1)若小球刚好落到A点,求小车运动到O′点的速度.

(2)为使小球刚好落在A点,圆盘转动的角速度应为多大.

(3)为使小球能落到圆盘上,求水平拉力F作用的距离范围.

 

(1)若小球刚好落到A点,求小车运动到O′点的速度1m/s. (2)为使小球刚好落在A点,圆盘转动的角速度应为rad/s,其中k=0,1,2,3… (3)为使小球能落到圆盘上,求水平拉力F作用的距离范围 1m<x≤1.125m 【解析】 试题分析:(1)物块离开O′点后做平抛运动,可以求出平抛运动的时间和平抛运动的初速度,从而得出小车运动到O′点速度(2)若圆盘转一圈,物块恰好调入小桶,此时作用力时间最短.圆盘转一圈的时间与平抛运动时间是相等.从而得出圆盘转动的角速度最小值.也有可能在平抛运动时间内,圆盘转动N圈.因此求出转动角速度. (3)小球能落在圆盘上,则可利用平抛运动,可求出小球抛出的速度范围,从而得出小球的加速度的范围.最终运用牛顿第二定律可求出水平拉力的距离范围. 【解析】 (1)小球离开小车后,由于惯性,将以离开小车时的速度作平抛运动, R=vt 小车运动到O′点的速度v==1m/s (2)为使小球刚好落在A点,则小球下落的时间为圆盘转动周期的整数倍,有,其中k=1,2,3… 即rad/s,其中k=1,2,3… (3)小球若能落到圆盘上,其在O′点的速度范围是:0<v≤1m/s 设水平拉力作用的最小距离与最大距离分别为x1、x2,对应到达O′点的速度分别为0、1m/s. 由动能定理,有 Fx1﹣μmgx0=0 代入数据解得x1=1m 根据动能定理,有 代入数据解得x2=1.125m或m 则水平拉力F作用的距离范围 1m<x≤1.125m 答:(1)若小球刚好落到A点,求小车运动到O′点的速度1m/s. (2)为使小球刚好落在A点,圆盘转动的角速度应为rad/s,其中k=0,1,2,3… (3)为使小球能落到圆盘上,求水平拉力F作用的距离范围 1m<x≤1.125m 【点评】解决本题的关键知道物块整个过程的运动:匀加速直线运动、匀减速直线运动和平抛运动,知道三个过程的运动时间与圆盘转动的时间相等.以及熟练运用运动学公式.  
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考点分析:
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如图所示,用内壁光滑的薄壁细管弯成的“S”形轨道固定于竖直平面内,其弯曲部分是由两个半径均为R=0.2m 的半圆平滑对接而成(圆的半径远大于细管内径).轨道底端A与水平地面相切,顶端与一个长为l=0.9m的水平轨道相切B点.一倾角为θ=37°的倾斜轨道固定于右侧地面上,其顶点D与水平轨道的高度差为h=0.45m,并与其它两个轨道处于同一竖直平面内.一质量为m=0.1kg 的小物体(可视为质点)在A点被弹射入“S”形轨道内,沿轨道ABC运动,并恰好从D点无碰撞地落到倾斜轨道上.小物体与BC段间的动摩擦因数μ=0.5. (不计空气阻力,g取10m/s2.sin37°=0.6,cos37°=0.8)

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(1)小物体从B点运动到D点所用的时间;

(2)小物体运动到B点时对“S”形轨道的作用力大小和方向;

(3)小物体在A点获得的动能.

 

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在寒冷的冬天,路面很容易结冰,在冰雪路面上汽车一定要低速行驶.在冰雪覆盖的路面上,车辆遇紧急情况刹车时,车轮会抱死而“打滑”.如图所示,假设某汽车以10m/s的速度行驶至一个斜坡的顶端A时,突然发现坡底前方有一位行人正以2m/s的速度做同向匀速运动,司机立即刹车,但因冰雪路面太滑,汽车仍沿斜坡滑行.已知斜坡的高AB=3m,长AC=5m,司机刹车时行人距坡底C点的距离CE=6m,从厂家的技术手册中查得该车轮胎与冰雪路面的动摩擦因数约为0.5.

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(1)求汽车沿斜坡滑下的加速度大小.

(2)试分析此种情况下,行人是否有危险.

 

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如图所示,一细绳跨过装在天花板上的滑轮,细绳的一端悬挂一质量为M的物体,另一端悬挂一载人的梯子,人的质量为m,系统处于平衡状态.不计摩擦及滑轮与细绳的质量,要使天花板受力为零,人应如何运动?

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某同学设计了如下实验方案用来‘验证牛顿运动定律’:

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(1)如图甲所示,将木板有定滑轮的一端垫起,把滑块通过细绳与带夹的重锤相连,然后跨过定滑轮,重锤下夹一纸带,穿过打点计时器.调整木板倾角,直到轻推滑块后,滑块沿木板匀速运动.

(2)如图乙所示,保持长木板的倾角不变,将打点计时器安装在长木板上靠近滑轮处,取下细绳和重锤,将滑块与纸带相连,使其穿过打点计时器,然后接通电源释放滑块,使之由静止开始加速运动.打点计时器使用的交流电的频率为50Hz,打出的纸带如图丙所示,A,B,C,D,E是纸带上五个计数点.

①图乙中滑块下滑的加速度为      .(结果保留两位有效数字)

②若重锤质量为m,滑块质量为M,重力加速度为g,则滑块加速下滑受到的合力为     

③某同学在保持滑块质量不变的情况下,通过多次改变滑块所受合力,由实验数据作出的a﹣F,图象如图丁所示,则滑块的质量为      kg.(结果保留两位有效数字)

 

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某同学做“验证力的平等四边形定则”实验,下面列出的措施中,哪些是有利于减少实验误差的 (  )

A.橡皮条弹性要好,拉到O点时拉力要适当大一些

B.两个分力F1和F2间的夹角要尽量大一些

C.拉橡皮条时,橡皮条、细绳和弹簧秤平行贴近木板面

D.拉橡皮条的绳要细,而且要稍长一些

 

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