(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。
(19分)如图所示,长,质量的木板静止放在水平面上,质量 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,木板与地面间的动摩擦因数。现对木板施加一水平向右的拉力,取,求:
(1)使物块不掉下去的最大拉力(物块受到的最大静摩擦力等于滑动摩擦力)。
(2)如果拉力恒定不变,小物块所能获得的最大速度。
(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。
(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=5.0×10-2s和t2=2.0×10-2s。用螺旋测微器测量小滑块的宽度d,如图丙所示.
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v1、v2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15,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。实验室中可以提供下列器材:
A.毫米刻度尺;
B.螺旋测微器;
C.电流表(量程300mA,内阻约1);
D.电流表(量程3A,内阻约0.1);
E.电压表(量程3V,内阻约6k):
F.滑动变阻器(最大阻值lk,额定电流0.5A);
G.滑动变阻器(最大阻值5,额定电流2A);
H.蓄电池(电动势6V,内阻0.05);
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;
④用测得的物理量、已知量的字母写出计算金属管内径的表达式为= 。
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
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
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
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