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光滑管状轨道ABC由直轨道AB和圆弧形轨道BC组成,二者在B处相切并平滑连接,O...

光滑管状轨道ABC由直轨道AB和圆弧形轨道BC组成,二者在B处相切并平滑连接,O为圆心,O、A在同一条水平线上,OC竖直一直径略小于圆管直径的质量为m的小球,用细线穿过管道与质量为M的物块连接,将小球由A点静止释放,当小球运动到B处时细线断裂,小球继续运动已知弧形轨道的半径为R=m,所对应的圆心角为53°,sin53°=08,g=10m/s2

(1)若M=5m,求小球在直轨道部分运动时的加速度大小

(2)若M=5m,求小球从C点抛出后下落高度h=m时到C点的水平位移

(3)M、m满足什么关系时,小球能够运动到C点?

 

(1)7m/s2(2)(3)M ≥m. 【解析】 试题分析:(1)设细线中张力为F,对小球:F-mgsin53°=ma 对物块:Mg-F=Ma 联立解得:a=7m/s2 (2)在Rt△OAB中,得:; 由v2=2axAB代入数据解得:; 从B到C,根据机械能守恒,有:mv2=mvC2+mgR(1-cos53°) 小球离开C后做平抛运动,有:x=vCt h=gt2 联立并代入数据解得: (3)小球A→B:M、m系统机械能守恒,有:(M+m)v2=MgxAB-mgxABsin53° 线断后,小球B→C, 0-mv2=-mg(1-cos53°) 联立,解得:M ≥m. 考点:机械能守恒定律;牛顿第二定律  
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考点分析:
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如图所示,一质量M=3kg的足够长的小车停在光滑水平地面上,另一木块m=1kg,以v0=4m/s的速度冲上小车,木块与小车间动摩擦因数=03g=10m/s2,求经过时间t=20s时:

1)小车的速度大小v

2)以上过程中,小车运动的距离x

3)以上过程中,木块与小车由于摩擦而产生的内能Q

 

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2岁女童突然从10楼坠落,在楼下的吴菊萍奋不顾身地冲过去用双手接住了孩子,吴菊萍双臂骨折,受伤较重,被网友称为最美妈妈。如右图所示,设坠楼女童的质量m10kg,从离地高H285m的阳台无初速掉下,下落过程中女童所受空气阻力大小约为自身重力的04倍;在女童开始掉下瞬间,吴菊萍即刻从静止开始匀加速直线奔跑水平距离s9m到达女童坠落点,随即张开双臂在距离地面高h15m处接住女童,经缓冲使女童到达地面时的速度恰好为零。若缓冲过程中的空气阻力可不计,重力加速度g10m/s2,试求:

1)女童在被接住前的坠落时间;

2)吴菊萍跑到女童坠落点时的速度大小;

3)在缓冲过程中,吴菊萍双臂所承受的平均作用力大小。

 

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某活动小组利用图甲装置验证机械能守恒定律。钢球自由下落过程中,先后通过光电门AB,计时装置测出钢球通过AB的时间分别为tAtB.用钢球通过光电门的平均速度表示钢球球心通过光电门的瞬时速度.测出两光电门间的距离为h,钢球直径为D,当地的重力加速度为g

1)用20分度的游标卡尺测量钢球的直径,读数如图乙所示,钢球直径为D=   cm

2)要验证机械能守恒,只要比较  

Agh是否相等

B2gh是否相等

Cgh是否相等

D2gh是否相等

3)钢球通过光电门的平均速度       (选填“>”“<”)钢球球心通过光电门的瞬时速度,由此产生的误差      (选填不能)通过增加实验次数减小.

 

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某同学设计了一个探究加速度a与物体所受合力F及质量m关系的实验,下图甲为实验装置简图,电源交流电的频率为50 Hz

1)图乙为某次实验得到的纸带,根据纸带可求出小车的加速度大小a =     m/s2。(结果保留两位有效数字)

2)保持砂和小砂桶的总质量不变, 改变小车质量m,分别得到小车加速度a与质量m及对应的倒数,数据如下表所示:

实验次数
 

1
 

2
 

3
 

4
 

5
 

6
 

7
 

8
 

加速度a/m·s2
 

190
 

172
 

149
 

125
 

100
 

075
 

050
 

030
 

质量m/kg
 

025
 

029
 

033
 

040
 

050
 

071
 

100
 

167
 

质量倒数/kg1
 

400
 

345
 

303
 

250
 

200
 

141
 

100
 

060
 

 

试在丙中绘制出a图线,并根据图线写出a之间的关系式:                       

3)若保持小车质量不变,改变砂和小砂桶的总质量,该同学根据实验数据作出了如图丁所示的加速度a随合力F的变化图线,则该图线不通过原点O的主要原因是:               

 

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如图所示,倾角θ=30°的固定斜面上固定着挡板,轻弹簧下端与挡板相连,弹簧处于原长时上端位于D点。用一根不可伸长的轻绳通过轻质光滑定滑轮连接物体A和B,使滑轮左侧绳子始终与斜面平行,初始时A位于斜面的C点,C、D两点间的距离为L。现由静止同时释放A、B,物体A沿斜面向下运动,将弹簧压缩到最短的位置为E点,D、E两点间距离为。若A、B的质量分别为4m和m,A与斜面之间的动摩擦因数,不计空气阻力,重力加速度为g。整个过程中,轻绳始终处于伸直状态,则   

AA在从C至E的过程中,先做匀加速运动,后做匀减速运动

BA在从C至D的过程中,加速度大小为

C弹簧的最大弹性势能为

D弹簧的最大弹性势能为

 

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