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如图所示,在某竖直平面内,光滑曲面AB与水平面BC平滑连接于B点,BC右端连接内...

如图所示,在某竖直平面内,光滑曲面AB与水平面BC平滑连接于B点,BC右端连接内壁光滑、半径r=0.2m的四分之一细圆管CD,管口D端正下方直立一根劲度系数为k=100N/m的轻弹簧,弹簧一端固定,另一端恰好与管口D端平齐.一个质量为1kg的小球放在曲面AB上,现从距BC的高度为h=0.6m处静止释放小球,它与BC间的动摩擦因数μ=0.5,小球进入管口C端时,它对上管壁有FN=2.5mg的作用力,通过CD后,在压缩弹簧过程中滑块速度最大时弹簧的弹性势能为Ep=0.5J.取重力加速度g=10m/s2.求:

(1)小球经过C处时速度大小;

(2)在压缩弹簧过程中小球的最大动能Ekm

(3)小球最终停止的位置.

 

(1)m/s;(2)6J;(3)0.2m 【解析】(1)小球进入管口C端时它与圆管上管壁有大小为F=2.5mg的相互作用力,故小球受到的向心力为:F向=2.5mg+mg=3.5mg 在C点,由代入数据得:vc=m/s (2)在压缩弹簧过程中速度最大时,合力为零.设此时滑块离D端的距离为x0,则有 kx0=mg 解得. 由机械能守恒定律有 mg(r+x0)+mvC2=Ekm+Ep 得Ekm=mg(r+x0)+mv C2-Ep=3+3.5-0.5=6(J) (3)滑块从A点运动到C点过程,由动能定理得 mg•h-μmgs=mvC2 解得BC间距离s=0.5m. 小球与弹簧作用后返回C处动能不变,小滑块的动能最终消耗在与BC水平面相互作用的过程中. 设物块在BC上的运动路程为sˊ,由动能定理有 0-mvC2=μmgsˊ 解得sˊ=0.7m 故最终小滑块距离B为0.7-0.5m=0.2m处停下.  
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考点分析:
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如图所示,质量=0.3 kg 的小车静止在光滑的水平面上,车长L=15 m,现有质量=0.2 kg可视为质点的物块,以水平向右的速度=2 m/s从左端滑上小车,最后在车面上某处与小车保持相对静止。物块与车面间的动摩擦因数=0.5,g=10 m/s2,求

(1)物块在车面上滑行的时间t;

(2)要使物块不从小车右端滑出,物块滑上小车左端的速度不超过多少。

 

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(16分)如图所示,内壁光滑的半径为R的圆形轨道,固定在竖直平面内,质量为m1小球静止在轨道最低点,另一质量为m2的小球(两小球均可视为质点)从内壁上与圆心O等高的位置由静止释放,到最低点时与m1发生弹性碰撞,求:

(1)小球m2运动到最低点时的速度大小;

(2)碰撞后,欲使m1能沿内壁运动到最高点,则m2/m1应满足什么条件?

 

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如图所示,装置BO′O可绕竖直轴O′O转动,可视为质点的小球A与两细线连接后分别系于BC两点,装置静止时细线AB水平,细线AC与竖直方向的夹角θ=37°.已知小球的质量m=1kg,细线AC L=1mB点距C点的水平和竖直距离相等.(重力加速度g10m/s2sin37o=0.6cos37o=0.8,)

1)若装置匀速转动的角速度为ω1,细线AB上的张力为零而细线AC与竖直方向夹角仍为37°,求角速度ω1的大小;

2)若装置匀速转动的角速度为ω2时,细线AB刚好竖直,且张力为零,求此时角速度ω2的大小;

 

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某实验小组采用如图1所示的装置探究功与速度变化的关系,小车在橡皮筋的作用下弹出后,沿木板滑行,打点计时器的工作频率为50Hz。

1实验中木板略微倾斜,这样做______

A为释放小车能匀加速下滑

B可使得橡皮筋做的功等于合力对小车做的功

C是为了增大小车下滑的加速度

D可使得橡皮筋松弛后小车做匀速运动

2实验中先后用同样的橡皮筋1条、2条、3条……合并起来挂在小车的前端进行多次实验,每次都要把小车拉到同一位置再释放,把第1次只挂1条橡皮筋时橡皮筋对小车做的功记为,第二次挂2条橡皮筋时橡皮筋对小车做的功记为2……橡皮筋对小车做功后而使小车获得的速度可由打点计时器打出的纸带测出。根据第四次的纸带如图2所示求得小车获得的速度为______________m/s保留三有有效数字

3若根据多次测量数据画出的W-v图像如图3所示,根据图线形状,可知对W于v的关系符合实际的图是______

 

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如图甲所示,将打点计时器固定在铁架台上,用重物带动纸带从静止开始自由下落,利用此装置可验证机械能守恒定律

1)已准备的器材有:打点计时器(带导线)、纸带、复写纸、带铁夹的铁架台和带夹子的重物,此外还必需的器材有 ______________(选填选项前的字母)。

A.直流电源

B.交流电源

C.天平及砝码

D.刻度尺

2)安装好实验装置,正确进行实验操作,从打出的纸带中选出符合要求的纸带,如图乙所示(其中一段纸带图中未画出)。图中O点为打出的起始点,且速度为零。选取在纸带上连续打出的点ABCDEFG作为计数点。其中测出DEF点距起始点O的距离如图所示。已知打点计时器打点周期为T="0.02" s。由此可计算出物体下落到E点时的瞬时速度vE=____________m/s(结果保留三位有效数字)。

3)若已知当地重力加速度为g,代入图乙中所测的数据进行计算,并将___________(用图乙中所给字母表示)进行比较,即可在误差范围内验证,从O点到E点的过程中机械能是否守恒。

 

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