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如图所示,质量m=2kg的小球用长L=1.0m的轻质细绳悬挂在距水平地面高H=6...

如图所示,质量m=2kg的小球用长L=1.0m的轻质细绳悬挂在距水平地面高H=6.0m的O点.现将细绳拉直至水平状态自A点无初速度释放小球,运动至悬点O的正下方B点时细绳恰好断裂,接着小球作平抛运动,落至水平地面上C点.不计空气阻力,重力加速度g取10m/s2.求:

(1)细绳能承受的最大拉力;

(2)细绳断裂后小球在空中运动所用的时间;

(3)现换用另一轻质细绳,使绳长变为L1,重复上述过程,也是运动至悬点O的正下方时细绳恰好断裂,其他条件不变.当L1为何值时,小球落地点距B点的水平距离最大?

 

(1)细绳能承受的最大拉力为60N; (2)细绳断裂后小球在空中运动所用的时间为1s; (3)当L1为3m时,小球落地点距B点的水平距离最大 【解析】 试题分析:(1)根据动能定理求出小球到达B点的速度大小,结合牛顿第二定律求出细绳的拉力. (2)根据高度,结合位移时间公式求出平抛运动的时间. (3)根据动能定理,结合平抛运动的规律求出水平距离的表达式,结合数学知识分析L1为何值时,小球落地点距B点的水平距离最大. 【解析】 (1)AB过程由动能定理得,mgL=, 解得=m/s. 在B点,根据牛顿第二定律得,F﹣mg=m, 代入数据解得F=60N. (2)细绳断裂后,小球做平抛运动,根据H﹣L=, 解得t=. (3)AB过程由动能定理得,, BC过程平抛运动,有H﹣L1=, 水平距离x=vBt′, 可得x=vBt′, 联立解得x=, 当L1=H﹣L1时,即当时,水平距离最大. 答:(1)细绳能承受的最大拉力为60N; (2)细绳断裂后小球在空中运动所用的时间为1s; (3)当L1为3m时,小球落地点距B点的水平距离最大.  
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某中学物理兴趣小组决定举行遥控赛车比赛,比赛路径如图所示.可视为质点的赛车从起点A出发,沿水平直线轨道运动L后,由B点进入半径为R的光滑竖直半圆轨道,并通过半圆轨道的最高点C,才算完成比赛.B是半圆轨道的最低点,水平直线轨道和半圆轨道相切于B点.已知赛车质量m=0.5kg,通电后以额定功率P=2W工作,进入竖直圆轨道前受到的阻力恒为Ff=0.4N,随后在运动中受到的阻力均可不计,L=10.00m,R=0.4m,(g取10m/s2).求:

(1)要使赛车能通过C点完成比赛,通过C点的速度至少多大?

(2)赛车恰能完成比赛时,在半圆轨道的B点时对轨道的压力是多大?

(3)要使赛车完成比赛,电动机从A到B至少工作多长时间?

 

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在物理学中,常常用等效替代、类比、微小量放大等方法来研究问题.如在牛顿发现万有引力定律一百多年后,卡文迪许利用微小量放大法由实验测出了万有引力常量G的数值,如图所示是卡文迪许扭秤实验示意图.卡文迪许的实验常被称为是称量地球质量的实验,因为由G的数值及其它已知量,就可计算出地球的质量,卡文迪许也因此被誉为第一个称量地球的人.

1)若在某次实验中,卡文迪许测出质量分别为m1m2相距为r的两个小球之间引力的大小为F,求万有引力常量G

2)若已知地球半径为R,地球表面重力加速度为g,万有引力常量为G,忽略地球自转的影响,请推导出地球质量及地球平均密度的表达式.

 

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某同学利用下图装置来做验证机械能守恒定律实验

1)现有器材:打点计时器、学生电源、铁架台(包括铁夹)、纸带、附夹子的重锤、刻度尺、秒表、导线若干和开关,其中此实验不需要使用的器材是

2)如果实验室中供实验选择的重物有:A是质量为50g的塑料球,B是质量为500g的铁球,则本实验应选用     ;(选填AB

3)若实验中所用重锤的质量m=0.3kg,打点计时器所用电源的频率为50Hz,正确操作得到的纸带如图乙所示,O点对应重锤开始下落的时刻,另选连续的三个计时点ABC作为测量的点,图中的数据分别为计数点ABC到起始点O的距离,取重力加速度g=9.8m/s2,则打点计时器在打B点时,重锤的速度大小是     m/s,从初始位置O到打下计数点B的过程中,重锤的重力势能的减少量为     J(结果都保留两位有效数字)

4)在数据处理中,该同学发现物体重力势能的减少量△Ep总是     (选填大于”“等于小于)物体动能的增加量△Ek,主要原因是     (填选项前的字母)

A.选用的重锤质量过大

B.没用天平称重物质量

C.空气对重锤的阻力和打点计时器对纸带的阻力.

 

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如图甲所示,质量m=2kg的物体以100J的初动能在粗糙的水平地面上滑行,其动能Ek随位移S变化的关系图象如图乙所示,则下列判断中正确的是( )

A. 物体运动的总位移大小为10m

B. 物体运动的加速度大小为10m/s2

C. 物体运动的初速度大小为10m/s

D. 物体所受的摩擦力大小为10N

 

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如图所示,一个电影替身演员准备跑过一个屋顶,然后水平跳跃并离开屋顶,在下一个建筑物的屋顶上着地.如果他在屋顶跑动的最大速度是4.5m/s,那么下列关于他能否安全跳过去的说法正确的是(该过程可把他看作质点,不计空气阻力,g取9.8m/s2)(  )

A.他安全跳过去是可能的

B.他安全跳过去是不可能的

C.如果要安全跳过去,他在屋顶跑动的速度不能小于6.2m/s

D.如果要安全跳过去,他在空中的飞行时间需要1s

 

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