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(14分)如图所示,水平桌面上有一轻弹簧,左端固定在A点,自然状态时其右端位于B...

(14分)如图所示,水平桌面上有一轻弹簧,左端固定在A点,自然状态时其右端位于B点。水平桌面右侧有一竖直放置的光滑轨道MNP,其形状为半径R=0.5m的圆环,MN为其竖直直径,P点到桌面的竖直距离h=2.4m。用质量m1=1.0kg的物块将弹簧缓慢压缩到C点,物块与水平桌面间的动摩擦因数μ=0.4,CB=0.5m,BD=2.5m,释放后弹簧恢复原长时物块恰停止在B点。现用同种材料、质量为m2=0.1kg的物块仍将弹簧缓慢压缩到C点释放,物块从桌面右端D飞离后,由P点沿切线落入圆轨道(g=10m/s2)。求:

(1)物块m2飞离桌面的速度大小

(2)物块m2在圆轨道P点时对轨道的压力大小

(3)物块m2的落地点与M点间的距离

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(1)(2)(3) 【解析】(1)…1分,       …1分 …1分 (2)由D到P: 平抛运动…1分,  …1分,          且vP=8 m/s …1分,  OP与MN夹角θ=600…1分。 在P点:…1分         ,FP=13.3N…1分, 由牛顿第三定律,得:m2对轨道的压力大小为: …1分。 (3)        由P到M: …1分, …1分,         …1分, …2分 本题考查功能关系的应用,根据放的第一个物体运动到B点速度减小到零,由能量守恒可判断弹簧的弹性势能完全用于克服阻力做功,放第二个物体后,弹性势能转化为物体的动能和克服阻力做功,由能量守恒可求得到达D点时的速度,即为平抛运动的初速度,根据平抛运动中竖直方向的自由落体可求得落在P点时竖直分速度大小,由速度的合成与三角函数关系可求得落在P点时的速度方向,在P点由沿着半径方向的合力提供向心力可求得支持力大小,由P点到M点,只有重力做功,找到初末状态由动能定理可求得M点速度大小,再由平抛运动规律求得物块m2的落地点与M点间的距离
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考点分析:
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(10分)在福建省科技馆中,有一个模拟万有引力的装置。在如图1所示的类似锥形漏斗固定的容器中,有两个小球在该容器表面上绕漏斗中心轴做水平圆周运动,其运行能形象地模拟了太阳系中星球围绕太阳的运行。图2为示意图,图3为其模拟的太阳系运行图。图2中离中心轴的距离相当于行星离太阳的距离。

(1)在图3中,设行星A1和B2离太阳距离分别为r1和r2,求A1和B2运行速度大小之比。

(2)在图2中,若质量为m的A球速度大小为v,在距离中心轴为x1的轨道面上旋转,由于受到微小的摩擦阻力,A球绕轴旋转同时缓慢落向漏斗中心。当其运动到距离中心轴为x2的轨道面时,两轨道面之间的高度差为H。求此过程中A球克服摩擦阻力所做的功。

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(8分)某同学在探究木箱与水平地面之间的摩擦情况时,做了如下实验:在水平地面上将木箱由静止开始从位置A推至另一位置B。当他用200N的水平恒力推木箱时,经10s的时间木箱被推到B点;当他用500N的水平恒力推本箱时,经5s的时间就可将木箱推到B点。则:

(1)若该同学用600N的水平恒力推木箱,经多少时间可将木箱推到B点?

(2)若该同学用600N的水平恒力推木箱,至少要作用多少时间木箱可滑到B点?

 

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(10分) 质量m=1 kg的物体,在水平拉力F(拉力方向与物体初速度方向相同) 的作用下,沿粗糙水平面运动,经过位移4 m时,拉力F停止作用,运动到位移是8 m时物体停止,运动过程中Ek-x的图线如图所示.求:(g取10 m/s2)

(1)物体的初速度多大?

(2)物体和平面间的动摩擦因数为多大?                                    

(3)拉力F的大小.

 

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(6分)某兴趣小组为测一遥控电动小车的额定功率,进行了如下实验:

①用天平测出电动小车的质量为0.4 kg;

②将电动小车、纸带和打点计时器按如图11所示安装;

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③接通打点计时器(其打点周期为0.02 s);

④使电动小车以额定功率加速运动,达到最大速度一段时间后关闭小车电源.待小车   

静止时再关闭打点计时器(设在整个过程中小车所受的阻力恒定).

在上述过程中,打点计时器在纸带上所打的点迹如图12甲、乙所示,图中O点是打点

计时器打的第一个点.

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请你分析纸带数据,回答下列问题:

(1)该电动小车运动的最大速度为________m/s;

(2)该电动小车运动过程中所受的阻力大小为________ N;

(3)该电动小车的额定功率为________W.

 

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长为L的导体棒原来不带电,将一带电量为-q的点电荷放在距棒左端R处,如图所示,当达到静电平衡后棒上感应的电荷在棒内中点处产生的场强的大小等于        ,方向         。

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