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(10分)如图所示,水平光滑轨道AB与竖直半圆形光滑轨道在B点平滑连接,AB段长...

(10分)如图所示,水平光滑轨道AB与竖直半圆形光滑轨道在B点平滑连接,AB段长x=2.5m,半圆形轨道半径R=0.9m。质量m=0.10kg的小滑块(可视为质点)在水平恒力F作用下,从A点由静止开始运动,经B点时撤去力F,小滑块进入半圆形轨道,沿轨道恰好能通过最高点C,并从C点水平飞出。重力加速度g取10m/s2。求:

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(1)滑块落地点与B点的水平距离;

(2)滑块刚进入半圆形轨道时,在B点对轨道压力的大小;

(3)拉力F的大小。

 

(1)1.8m;(2)6N;(3)0.9N。 【解析】 试题解析:(1)由于滑块C恰好能通过C点,由牛顿第二定律可得: mg=m 所以滑块从C点抛出的速度为v==3m/s; 由于滑块下落的时间t==0.6s;故滑块落地点与B点的水平距离x=vt=3×0.6m=1.8m; (2)滑块从B到C,遵循机械能守恒定律,则mvB2=mv2+mg×2R, 滑块在B点,应用牛顿第二定律可得:FB-mg=m 联立以上两式,解之得:FB=6N,根据力的相互性,故在B点滑块对轨道压力的大小为6N。 (3)滑块在经过AB段时,根据动能定理得:Fx=mvB2,故拉力F=0.9N。 考点:圆周运动,牛顿第二定律,机械能守恒定律。  
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考点分析:
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(10分)万有引力定律清楚的向人们揭示复杂运动的背后隐藏着简洁的科学规律,天上和地上的万物遵循同样的科学法则。

(1)当卡文迪许测量出引力常数G以后,他骄傲地说自己是称量出地球质量的人。当时已知地面的重力加速度g和地球半径R,根据以上条件,求地球的质量;

(2)随着我国嫦娥三号探测器降落月球,玉兔巡视器对月球进行探索,我国对月球的了解越来越深入。若已知月球半径为R,月球表面的重力加速度为g,嫦娥三号在降落月球前某阶段绕月球做匀速圆周运动的周期为T,试求嫦娥三号该阶段绕月球运动的轨道半径。

 

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(8分)如图所示,质量m=0.05kg的小球用一根长度L=0.8m的细绳悬挂在天花板的O点,悬线竖直时小球位于C点。若保持细线张紧,将小球拉到位置A,然后将小球由静止释放。已知OA与竖直方向的夹角θ=37°,忽略空气阻力,重力加速度g取10m/s2。(已知sin37°=0.6,cos37°=0.8)。求:

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(1)小球经过C点时的动能;

(2)小球运动到C点时受到细绳的拉力大小;

(3)若在O和C之间某位置D有一水平钉子,使得细绳恰好能拉着小球绕D点做圆周运动。求D点与天花板的距离。

 

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(8分)一个质量为m的木箱静止放在水平地面上,如果用水平拉力F拉动木箱,经过一段时间后木箱达到速度v,此时撤去水平拉力F,再经过一段时间木箱停止。已知木箱与地面间的动摩擦因数为μ,重力加速度为g。

(1)画出撤去拉力前和撤去拉力后木箱的受力示意图;

(2)求撤去拉力之前木箱的位移s;

(3)求物体在整个运动过程中摩擦力做的功。

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某实验小组利用如图所示的实验装置来验证机械能守恒定律。已知当地的重力加速度g=9.80m/s2。实验小组选出的一条纸带如图所示,其中O点为打点计时器打下的第一个点,A、B、C为三个计数点,在计数点A和B、B和C之间还各有一个点。打点计时器的打点周期T=0.02s。

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(1)要验证重锤下落过程中符合机械能守恒,除了图示器材,以下实验器材必须要选取的有___________。(填写字母代号)

A.秒表        B.刻度尺         C.天平          D.交流电源

(2)为了验证机械能守恒的规律,我们需要证明的表达式为(请根据题目已知和图中测量量的符号写出表达式)__________________。

(3)实验中由于阻力的存在,预计在此实验中重力势能的减少量应该_____________动能的增加量(选填大于小于等于)。

(4)进一步测得图中h1=12.01cm,h2=7.14cm,h3=8.71cm。若重锤的质量为0.10kg,根据以上数据可知:当打点计时器打到B点时重锤的重力势能比开始下落时减少了     J,此时重锤的动能比开始下落时增加了       J。(计算结果保留3位有效数字)

(5)根据计算结果分析,该实验小组在做实验时可能出现的问题是                               

 

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(4分)某同学在探究平抛运动的规律时做了以下操作。

(1)先采用图所示装置,用小锤打击弹性金属片,金属片把球A沿水平方向弹出,同时B球被松开自由下落,观察到两球同时落地。改变小锤打击力的大小,即可改变球A被弹出时的速度,两球仍然同时落地,这说明                         

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(2)接着他用频闪照相机得到小球做平抛运动的闪光照片,图是照片的一部分,正方形小方格每边长L=1.0cm,闪光的快慢是每秒30次,则可以计算出小球做平抛运动的初速度是_________m/s。

 

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