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(13分)如图所示,在光滑的水平面上有一长为L的木板B,上表面粗糙,在其左端有一...

(13分)如图所示,在光滑的水平面上有一长为L的木板B,上表面粗糙,在其左端有一光滑的1/4圆弧槽C,与长木板接触但不相连,圆弧槽的下端与木板上表面相平,B、C静止在水平面上。现有滑块A以初速v0从右端滑上B,一段时间后,以v0/2滑离B,并恰好能到达C的最高点。A、B、C的质量均为m。求:

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⑴A刚滑离木板B时,木板B的速度;

⑵A与B的上表面间的动摩擦因数μ;

⑶圆弧槽C的半径R;

⑷从开始滑上B到最后滑离C的过程中A损失的机械能。

 

(1)v0(2)(3)(4) 【解析】 试题分析:(1)当A在B上滑动时,A与BC整体发生相互作用,由于水平面光滑,图①→②A与BC组成的系统动量守恒,选向左的方向为正方向,有:mv0=m•v0+2mvB 解得:vB=v0 (2)图①→②,由能量守恒得知系统动能的减少量等于滑动过程中产生的内能即: 联立解得: (3)当A滑上C,B与C分离,A、C发生相互作用.设A到达最高点时两者的速度相等均为v2, 图②→③,A、C组成的系统水平方向动量守恒有: m•v0+mvB=2mv, 由A、C组成的系统机械能守恒: 联立解得:. (4)由图②→④,AC系统动量守恒有:, AC系统初、末状态动能相等,有: 解得:vA=v0 所以从开始滑上B到最后滑离C的过程中A损失的机械能为:. 考点:动量守恒定律及能量守恒定律的应用. 【名师点睛】该题是一个连接体的问题,是力学部分的一道综合题目;解题时首先要理清A、B、C的运动过程,按照物理过程选择合适的物理规律;解决该题关键要能够熟练运用动量守恒定律和能量守恒定律列出等式求解.  
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考点分析:
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(12分)利用水流和太阳能发电,可以为人类提供清洁能源。水的密度ρ=1×103kg/m3,太阳光垂直照射到地面上时的辐射功率P0 =1×103W/m2,地球半径为R=6.4×106m,地球表面的重力加速度取g=10m/s2

⑴写出太阳光照射到地球表面的总功率P的字母表达式;

⑵发射一颗卫星到地球同步轨道上(轨道半径约为地球半径的6.6≈满分5 manfen5.com倍)利用太阳能发电,然后通过微波持续不断地将电力输送到地面,这样就建成了太阳能发电站。求卫星在地球同步轨道上向心加速度的大小(答案保留两位有效数字);

⑶三峡水电站水库面积约为S=1×109m2平均流量Q=1.5×104m3/s,水库水面与发电机所在位置的平均高度差为h=100m,发电站将水的势能转化为电能的总效率η1=60%。在地球同步轨道上,太阳光垂直照射时的辐射功率为1.4P0。太阳能电池板将太阳能转化为电能的效率为η2=20%,将电能输送到地面的过程要损失50%。若要使⑵中的太阳能发电站在被太阳照射时地面接收到的电功率相当于三峡电站发电的平均功率,卫星上太阳能电池板的面积应为多大?(保留一位有效数字)

 

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(9分)劲度系数为k的轻弹簧上端固定一只质量为m的小球,向下压小球后从静止释放,小球开始做简谐运动。该过程小球的最大加速度是2.8g(g为重力加速度)。求:

⑴简谐运动的振幅大小A;

⑵当小球运动到最低点时,小球对弹簧弹力F的大小和方向;

⑶若弹簧原长为L,则振动过程中弹簧的最大长度L是多少?

 

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(9分)如图所示,在倾角为θ=30°的足够长的固定光滑斜面上,跨过定滑轮的轻绳一端系在小车的前端,另一端被坐在小车上的人拉住。已知人的质量为m1=60kg,小车的质量为m2=10kg,绳及滑轮的质量、滑轮与绳间的摩擦均不计,取g=10m/s2。当人以F=280N的力拉绳时,求:

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⑴人与车一起运动的加速度大小和方向;

⑵人所受摩擦力的大小和方向;

⑶某时刻人和车沿斜面向上的速度为3 m/s,此时人松手,则人和车一起滑到最高点所用时间为多少?

 

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(9分)在距地面10m高处10m/s的初速度抛出一个质量为1kg的物体已知初速度方向与水平方向成37°仰角。以地面为重力势能的参考平面,取g=10m/s2。求

⑴抛出瞬间物体的机械能是多少?

⑵若不计空气阻力,自抛出到最高点,重力对物体做功为多少?

⑶若物体落地时的速度大小为16m/s,飞行过程中物体克服阻力做的功是多少?

 

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把皮球从地面以某一初速度竖直上抛,经过一段时间后皮球又落回抛出点,上升最大高度的一半处记为A点。以地面为零势能面。设运动过程中受到的空气阻力大小与速率成正比,则

A.皮球上升过程中的克服重力做功等于下降过程中重力做功

B.皮球上升过程中重力的冲量大于下降过程中重力的冲量

C.皮球上升过程与下降过程空气阻力的冲量大小相等

D.皮球下降过程中重力势能与动能相等的位置在A点下方

 

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