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如图甲所示,质量M=3 kg,足够长的小车静止在水平面上,半径为R的 固定光滑圆...

如图甲所示,质量M3 kg,足够长的小车静止在水平面上,半径为R 固定光滑圆轨道的下端与小车的右端平滑对接,质量m1 kg的物块(可视为质点)由轨道顶端静止释放,接着物块离开圆轨道滑上小车.从物块滑上小车开始计时,物块运动前2 s内速度随时间变化如图乙所示.已知小车与水平面间的动摩擦因数μ00.01,重力加速度为10 m/s2,求:

(1)物块经过圆轨道最低点时对轨道的压力F大小;

(2)直到物块与小车相对静止的过程中因摩擦共产生的热量Q.

 

(1) (2) 【解析】(1)根据机械能守恒定律可得 mgR=mv2 解得R=0.8 m 根据牛顿第二定律得 解得F=30 N 由牛顿第三定律得物块对轨道的压力大小为30 N (2)物块滑上小车后,由图象可知物块的加速度大小为a1=1 m/s2 物块与小车间的摩擦力的大小为f1=ma1=1 N 设小车的加速度为a2,则f1-μ0(M+m)g=Ma2 解得a2=0.2 m/s2 当它们达到相同的速度时,有v=v0-a1t=a2t 解得 这一过程中,物块的位移为 小车的位移为 物块与小车因摩擦产生的热量为 小车与地面摩擦产生的热量为 所以共产生的热量为
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考点分析:
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质量分别为m1m2的小车A和小车B放在水平面上,小车A的右端连着一根水平的轻弹簧,处于静止状态.小车B从右面以某一初速度驶来,与轻弹簧相碰,之后,小车A获得的最大速度为v.若不计摩擦和相互作用过程中的机械能损失.

(1)求小车B的初速度大小.

(2)如果将两小车AB的质量都增大到原来的2倍,再让小车B与静止的小车A相碰,要使AB两小车相互作用过程中弹簧的最大压缩量保持不变,小车B的初速度大小又是多大?

 

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银河系的恒星中大约四分之一是双星.某双星由质量不等的星体S1S2构成,两星在相互之间的万有引力作用下绕两者连线上某一定点O做匀速圆周运动.由天文观察测得它们的运动周期为T,若已知S1S2的距离为r,引力常量为G,求两星的总质量M.

 

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如图所示,一不可伸长的轻绳一端固定于O点,绳的另一端系一质量为m的小球,光滑定滑轮BO点等高.轻绳跨过定滑轮B将小球拉到A点,保持轻绳绷直,由静止释放小球.当小球摆到定滑轮的正下方时,绳对定滑轮总的作用力大小为2mg.求小球由A点释放时轻绳与竖直方向的夹角 .

 

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为验证拉力做功与物体动能改变的关系,某同学到实验室找到下列器材:长木板(一端带定滑轮)、电磁打点计时器、质量为200 g的小车、质量分别为10 g30 g50 g的钩码、细线、学生电源(直流交流).该同学进行下列操作

A.组装实验装置,如图甲所示

B.将质量为200 g的小车拉到打点计时器附近,并按住小车

C.选用50 g的钩码挂在拉线的挂钩P

D.释放小车,接通打点计时器的电源,打出一条纸带

E.在多次重复实验得到的纸带中选出一条点迹清晰的纸带,如图乙所示

F.进行数据采集与处理

请你完成下列问题:

(1)进行实验时,学生电源应选择用________(直流交流”)档.

(2)该同学将纸带上打的第一个点标为“0”,且认为打“0”时小车的速度为零,其后依次标出计数点123456(相邻两个计数点间还有四个点未画),各计数点间的时间间隔为0.1 s,如图乙所示.该同学测量出计数点0到计数点345的距离,并标在图乙上.则在打计数点4时,小车的速度大小为________m/s;如果将钩码的重力在数值上当作小车所受的拉力,则在打计数点04的过程中,拉力对小车做的功为________J,小车的动能增量为________J(取重力加速度g9.8 m/s2,结果均保留两位有效数字)

(3)(2)中数据发现,该同学并没有能够得到拉力对物体做的功等于物体动能增量的结论,且对其他的点(235)进行计算的结果与“4”计数点相似.你认为产生这种实验结果的主要原因有(写出两条即可)

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如图甲所示,一位同学利用光电计时器等器材做验证机械能守恒定律的实验。有一直径为d、质量为m的金属小球由A处由静止释放,下落过程中能通过A处正下方、固定于B处的光电门,测得AB间的距离为H(H>>d),光电计时器记录下小球通过光电门的时间为t,当地的重力加速度为g则:

(1)如图乙所示,用游标卡尺测得小球的直径d =_______mm。

(2)小球经过光电门B时的速度表达式为__________

(3)多次改变高度H,重复上述实验,作出H的变化图象如图丙所示,当图中已知量t0H0和重力加速度g及小球的直径d满足以下表达式:___________时,可判断小球下落过程中机械能守恒。

(4)实验中发现动能增加量EK总是稍小于重力势能减少量EP,增加下落高度后,则___________ (选填增加”、“减小不变”)。

 

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