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(20分)一上表面粗糙的斜面体放在光滑的水平地面上,斜面的倾角为θ。若斜面固定,...

(20分)一上表面粗糙的斜面体放在光滑的水平地面上,斜面的倾角为θ。若斜面固定,另一质量为m的滑块恰好能沿斜面匀速下滑。若斜面不固定,而用一推力F作用在滑块上,可使滑块沿斜面匀速上滑,若同时要求斜面体静止不动,就必须施加一个大小为P= 4mgsinθcosθ的水平推力作用于斜面体。求满足题意的这个力F的大小和方向。

说明: 6ec8aac122bd4f6e

 

F = mg,与斜面的夹角为α= arctg() 【解析】滑块恰好能沿斜面匀速下滑, 滑块与斜面间的摩擦因数:μ= tanθ   (2分) 若用一推力F作用在滑块上,使之能沿斜面匀速上滑,对滑块,如图甲所示受力分析,并建立直角坐标系(将F沿斜面、垂直斜面分解成Fx和Fy) X轴方向,根据平衡条件:Fx=f+mgsinθ-----------①(2分) Y轴方向,根据平衡条件:Fy+mgcosθ=N-----------②(2分) 且 f = μN = Ntanθ---------------------------③(2分) ①②③联立可得:Fx =Fytanθ+ 2mgsinθ---------④(2分) 对斜面体如图乙所示受力分析,并建立直角坐标系, 水平 X`轴方向,根据平衡条件: P = fcosθ+ Nsinθ-----------------------------⑤(2分) 即:4mgsinθcosθ=μNcosθ+ Nsinθ 代入μ值,化简得:Fy =mgcosθ-------------------⑥(2分) 代入④得:Fx = 3mgsinθ---------------------------⑦(2分) 最后由F = 解得:F = mg -------------⑧(2分) 设F和斜面的夹角为α 由tanα= 解得α= arctg()--------------⑨(2分) (说明:本题若用其他求解方法,可根据具体情况确定相应评分)
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考点分析:
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(19分)如图所示,长6ec8aac122bd4f6e,质量6ec8aac122bd4f6e的木板静止放在水平面上,质量6ec8aac122bd4f6e 的小物块(可视为质点)放在木板的右端,木板和物块间的动摩擦因数6ec8aac122bd4f6e,木板与地面间的动摩擦因数6ec8aac122bd4f6e。现对木板施加一水平向右的拉力6ec8aac122bd4f6e,取6ec8aac122bd4f6e,求:

说明: 6ec8aac122bd4f6e

(1)使物块不掉下去的最大拉力6ec8aac122bd4f6e(物块受到的最大静摩擦力等于滑动摩擦力)。

(2)如果拉力6ec8aac122bd4f6e恒定不变,小物块所能获得的最大速度。

 

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(16分)在竖直的井底,将一物块以11 m/s的速度竖直向上抛出,物块冲过井口时被人接住,在被人接住前1 s内物块的位移是4 m,位移方向向上,不计空气阻力,g取10 m/s2

求:(1)物块从抛出到被人接住所经历的时间;

(2)此竖直井的深度。

 

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(17分)

(1)(8分)像打点计时器一样,光电计时器也是一种研究物体运动情况的常用计时仪器,其结构如图甲所示,a、b分别是光电门的激光发射和接收装置,当有物体从a、b间通过时,光电计时器就可以显示物体的挡光时间(从运动物块开始挡住ab间光线至结束的时间).现利用如图乙所示装置测量滑块和长1m左右的木板间的动摩擦因数μ.。图中MN是水平桌面,Q是木板与桌面的接触点,1和2是固定在木板上适当位置的两个光电门,与之连接的两个光电计时器没有在1和2位置画出。此外在木板顶端的P点还悬挂着一个铅锤,让滑块从木板的顶端滑下,光电门1、2各自连接的计时器显示的挡光时间分别为t1=5.0×102s和t2=2.0×102s。用螺旋测微器测量小滑块的宽度d,如图丙所示.

说明: 6ec8aac122bd4f6e

①由图丙读出滑块的宽度d=            mm;

②滑块通过光电门1的瞬时速度v1的表达式为         ,滑动通过光电门2的速度v2的表达式为         (用字母d、t1、t2表示);

③若仅提供一把米尺,已知当地的重力加速为g,为完成测量,除了研究v1v2和两个光电门之间的距离L外,还需测量的物理量是                                           

                                          (说明各物理量的意义及字母);

④写出用③中各量求解动摩擦因数的表达式                   (用字母表示)。

(2)(9分)有一根很细的均匀空心金属管,管长约50cm、电阻约为156ec8aac122bd4f6e,现需测定它的内径d,但因其内径较小,无法用游标卡尺直接测量。已知这种金属的电阻率为6ec8aac122bd4f6e。实验室中可以提供下列器材:

说明: 6ec8aac122bd4f6e

A.毫米刻度尺;

B.螺旋测微器;

C.电流表(量程300mA,内阻约16ec8aac122bd4f6e);

D.电流表(量程3A,内阻约0.16ec8aac122bd4f6e);

E.电压表(量程3V,内阻约6k6ec8aac122bd4f6e):

F.滑动变阻器(最大阻值lk6ec8aac122bd4f6e,额定电流0.5A);

G.滑动变阻器(最大阻值56ec8aac122bd4f6e,额定电流2A);

H.蓄电池(电动势6V,内阻0.056ec8aac122bd4f6e);

J.开关一个及带夹子的导线若干。

请设计一个实验方案,要求实验误差尽可能小,并能测出多组数据,便于调节。回答下列问题:

①实验中应测物理量的名称及符号是                                                                                           

②电流表应选择         ,滑动变阻器应选择         ;(填字母代号)

③请你设计一个电路图将其画在上面的方框中;

说明: 6ec8aac122bd4f6e

④用测得的物理量、已知量的字母写出计算金属管内径6ec8aac122bd4f6e的表达式为6ec8aac122bd4f6e=           

 

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轻质弹簧上端与质量为M的木板相连,下端与竖直圆筒的底部相连时,木板静止位于图中B点。O点为弹簧原长上端位置。将质量为m的物块从O点正上方的A点自由释放,物块m与木板瞬时相碰后一起运动,物块m在D点达到最大速度,且M恰好能回到O点。若将m从C点自由释放后,m与木板碰后仍一起运动,则下列说法正确的是

说明: 6ec8aac122bd4f6e

A.物块m达到最大速度的位置在D点的下方

B.物块m达到最大速度的位置在D点的上方

C.物块m与木板M从B到O的过程作匀减速运动

D.物块m与木板M向上到达O点时仍有速度,且在O点正好分离

 

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如图所示,是一直升机通过软绳打捞河中物体,物体质量为m,由于河水的流动将物体冲击使软绳偏离竖直方向,当直升机相对地面静止时,绳子与竖直方向成θ角度不变,下列说法正确的是

说明: 6ec8aac122bd4f6e

A.绳子的拉力为 mg/cosθ

B.绳子的拉力可能少于mg

C.物体受到河水的作用力等于绳子拉力的水平分力

D.物体受到河水的作用力大于绳子拉力的水平分力

 

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