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如图(a),ABC为金属杆做成的轨道,固定在竖直平面内。AB段水平且粗糙,长度L...

如图(a),ABC为金属杆做成的轨道,固定在竖直平面内。AB段水平且粗糙,长度L=3.6m,足够长且光滑的BC段与水平方向夹角为θ=37°。质量为m=3kg、可视为质点的小球穿在杆上,与AB间的动摩擦因数μ=。小球在与水平方向成θ=37°的力F作用下由静止开始运动,F的大小随路程s的变化关系如图(b)所示,小球最高可以运动到C点。不考虑小球在B处的动能损失,取g=10m/s2sin37°=0.6cos37°=0.8,求:

1)小球在AB段运动过程中拉力F所做的功W

2)小球从A运动到C的总时间t

 

(1)33.6J;(2)4.05s 【解析】 (1)AB段运动分两阶段 第一阶段s1=3m W1=F1s1cosθ=28.8J 第二阶段s2=0.6m W2=F2s2cosθ=4.8J 在AB段上F所做的功 W=W1+W2=33.6J (2)从A开始运动s1=3m的过程,小球受力如图 FN1=mg-F1·sinθ=22.8N Ff1=μFN1=7.6N 牛顿第二定律 F1·cosθ-Ff1=ma1 解出 a1=m/s2 小球在AB段先做加速运动,由公式2a1·s1=,解出 v1=2m/s 由公式v1=a1·t1,解出 t1=3s 接下来运动s2=L-s1=0.6m的过程中,小球受力如图 FN2=mg-F2·sinθ=24N Ff2=μFN2=8N 牛顿第二定律 F2·cosθ-Ff2=ma2 解出 a2=0 由公式s2=v1·t2,解出 t2=0.3s 小球在BC段运动的过程中,受力如图 牛顿第二定律 F2-mg·sinθ=ma3 解出 a3=-m/s2 BC段上做匀减速直线运动,由公式v1=a3·t3,解出 t3=0.75s 总时间 t=t1+t2+t3=4.05s  
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考点分析:
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某同学设计了如图(a)所示的装置来研究机械能是否守恒。轻质细线的上端固定在O点,下端连接圆柱形的摆锤P,在摆锤摆动的路径上,固定了四个光电门ABCD。实验时,分别测出四个光电门到悬点O的高度差h,从某一高度释放摆锤,利用光电门测出摆锤经过四个光电门的速度。

1)利用光电门测量速度时,可以测量摆锤的直径作为_________________。若摆锤直径的测量值比实际值偏小,则摆锤动能的测量值比实际值_________________

2)该同学认为:测得摆锤的质量为m,可由公式Ep=-mgh计算出摆锤在ABCD四个位置的重力势能。他这样计算重力势能的依据是____________________________

3)另一同学在得到摆锤经过四个光电门的速度v和光电门距离悬点O的高度差h后,作出如图(b)所示的v2-h图线。若摆动过程中机械能守恒,则该直线的斜率为_______。决定图线与纵轴交点位置的因素有______________________

 

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某同学利用图(a)装置验证玻意耳定律:粗细相同的玻璃管AB下端用橡皮管相连,管内装有水银,A管上端封闭,内有封闭气体,B管上端开口。上、下移动B管时,需保持_______________不变,气体体积V可以根据A管上的刻度读出,利用刻度尺测出B管液面与A管液面的高度差h.测得一系列数据后,以h为纵坐标,得到如图(b)所示的函数图像,则图像的横坐标为_________________;图线与h轴交点的物理含义是__________

 

 

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利用图(a)所示的装置可以定性研究产生感应电流的条件及其规律。线圈AB套在绝缘的闭合环形铁芯C上,线圈B与电流传感器连接。先将电键S闭合,再断开,电流传感器中的电流随时间变化如图(b)所示,则电流传感器的正接线柱应在__________端(选填“a”或“b”)。依据t1~t2过程中的电流变化情况,可以得出结论:________

 

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一只气球以5m/s的速度匀速上升,达到离地面10m高度时,从气球上掉下一物体。不计空气阻力,则物体在第1秒内速度改变量的大小为_________________m/s,物体落到地面所用的时间为_________________s。(g10m/s2

 

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波源S产生的机械波沿x轴正方向传播2L距离后,首次出现图示的波形。若位于波峰的质点a的振动周期为T,则该机械波的波速为_________________,质点a已经振动的时间为_________________

 

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