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(14分)如图所示,倾角θ = 60°的粗糙平直导轨与半径为R的光滑圆环轨道相切...

(14分)如图所示,倾角θ = 60°的粗糙平直导轨与半径为R的光滑圆环轨道相切,切点为B,轻弹簧一端固定,自由端在B点,整个轨道处在竖直平面内。现将一质量为m的小滑块(视为质点)紧靠且压缩弹簧,并从导轨上离水平地面高h = 6ec8aac122bd4f6eR的A处无初速下滑进入圆环轨道,恰能到达圆环最高点D,不计空气阻力。滑块与平直导轨之间的动摩擦因数μ = 0.5,重力加速度大小为g。求:

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(1)滑块运动到圆环最高点D时速度υD的大小;

(2)滑块运动到圆环最低点时受到圆环轨道支持力N的大小;

(3)滑块在A处时弹簧的弹性势能Ep

 

(1)(2)N = 6mg   (2)mgR  【解析】(1)滑块恰能到达圆环最高点D,说明滑块在D点时重力恰好提供向心力,即 mg = m                         2分 得     υD =                       1分 (2)小滑块从C→D,由机械能守恒定律得 mυC2 = mυD2 + mg · 2R         2分        υC =                      1分 在C点,根据牛顿第二定律,有    N – mg = m                 2分 得     N = 6mg                       1分 (2)AB之间长度 L = [h –(R – Rcosθ)]/sinθ= R    1分 平直导轨对滑块的滑动摩擦力 f = μmgcosθ = mg              1分        从A→C,根据能量守恒定律有 mυC2 + fL = Ep + mg h             2分 得     Ep = mgR                      1分 本题考查圆周运动规律的应用,在最高点通过的临界条件是只有重力提供向心力,从C到D可通过机械能守恒定律求得C点速度,在C点由支持力和重力的合力提供向心力,列式求解可得,在A到B间,通过动能定理可求得势能大小
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考点分析:
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(14分)一质量m = 500 t的机车,以恒定功率P = 375 kW由静止出发,沿直线行驶了s = 2250m速度达到最大值υm = 54 km/h。若机车所受阻力f恒定不变,取重力加速度g = 10 m/s2,试求:

(1)机车受到阻力f的大小;(2)机车在这2250m内行驶所用的时间t。

 

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(11分)某战士在倾角θ = 30°的山坡上进行投掷手榴弹训练。他从A点以某一初速度υ0沿水平方向投出手榴弹,正好落在B点,测得AB = 90m。设空气阻力不计,取重力加速度g = 10m/s2

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(1)该型号手榴弹从拉动弹弦到爆炸需要T = 5s的时间,若要求手榴弹正好在落地时爆炸,求战士从拉动弹弦到投出所用的时间△t;

(2)求手榴弹抛出的初速度υ0大小。

 

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在“验证机械能守恒定律”的一次实验中,质量为1kg的重物自由下落,在纸带上打出一系列的点,如图所示,已知相邻计数点时间间隔为0.02s,则:

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(1)纸带的________ (填“P”或“C”,必须用字母表示)端与重物相连;

(2)打点计时器打下计数点B时,物体的速度υB=________m/s(结果保留两个有效数字);

(3)从起点P到打下计数点B的过程中物体的重力势能减少量△EP=________J,此过程中物体动能的增加量△Ek=________J;(取重力加速度g = 9.8m/s2,结果保留两个有效数字)

(4)通过计算,在实验误差允许范围内,数值上认为△EP______△Ek(填“<”、“>”或“=”),即机械能守恒定律得到验证。

 

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假如2025年,你成功登上月球。给你一架天平(带砝码)、一个弹簧秤、一个秒表和一个小铁球,如何估测你在月球上用手竖直向上抛出一个小铁球时,手对小球所做的功。步骤:

(1)用弹簧秤、天平分别测量小球的                          可以计算出月球表面重力加速度。(写出物理量名称和符号)

(2)用秒表测量小球从抛出到落回抛出点的时间t

(3)写出手对小球所做功W=                  。(用直接测量的物理量符号表示)

 

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某星球质量为地球质量的9倍,半径为地球半径的一半,物体在地球表面从某一高度、以某一初速度做平抛运动,其水平射程为60m。若物体在该星球表面从同样高度、以同样的水平速度做平抛运动,则其水平射程为(   )

A.10m       B.15m       C.90m        D.360m

 

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