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 固定光滑圆轨道的下端与小车的右端平滑对接,质量m=1 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μ0=0.01,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.
质量分别为m1和m2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A、B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A、B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?
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S1和S2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S1和S2的距离为r,引力常量为G,求两星的总质量M.
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B与O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
.
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 g、30 g和50 g的钩码、细线、学生电源(有“直流”和“交流”档).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上
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________(填“直流”或“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1、2、3、4、5、6(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3、4、5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0到4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g=9.8 m/s2,结果均保留两位有效数字)
(3)由(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(如2、3、5点)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)
①_______________________________________________________________________;
②________________________________________________________________________.
③________________________________________________________________________.
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A、B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,作出随H的变化图象如图丙所示,当图中已知量t0、H0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,则将___________ (选填“增加”、“减小”或“不变”)。