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如图所示,箱子a连同固定在箱子底部的竖直杆b的总质量M=10kg。箱子内部高度H...

如图所示,箱子a连同固定在箱子底部的竖直杆b的总质量M=10kg。箱子内部高度H=3.6m,杆长h=2.0m,杆的顶端为Q点。另有一内孔略大于直杆截面的铁环从箱子顶部P点以v0=4m/s的初速度落下,正好套在杆上沿杆运动,铁环第一次被箱子底部弹起后恰好能重新返回到P点,小铁环的质量为m=2kg。(不计铁环与箱底碰撞时的能量损失,g取10m/s2

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(1)求在沿杆运动的过程中,铁环受到的摩擦力f大小是多少?

(2)设铁环在t0=0时刻释放,t1时刻第一次到达Q点,t2时刻第一次到达杆底部,t3时刻第二次到达Q点,t4时刻恰好回到P点。请在图(b)给定的坐标中,画出0~t4时间内箱子对地面压力的变化图像;

(3)求从开始下落到最终停止在箱底,铁环运动的总路程s是多少?


 

(1)f=4N(2)见解析(3)28.4m 【解析】 试题分析:(1)由-2fh = 0-mv02 可求出f=4N(4分) (2)(见右图)(4分) (3)铁环第三次到达Q点时(向下 运动)的动能为Ek1=mg(H-h)=32J>2 fh 铁环第四次到达Q点时(向上运动)的动能为: Ek2= Ek1-2 fh=16J, 设小环在空中再次上升的距离为h’,  -mgh’=0 -Ek2,可解得h’=0.8m(2分) 铁环第四次到达Q点时(向下运动)的动能为:Ek3= Ek2=16J ≤2 fh 之后铁环将始终沿直杆运动直至停止,设之后铁环沿直杆运动的距离为x mgh-fx = 0-Ek3,可解出x=14m(2分) (或者计算在杆上运动的总路程,结果为22m,也可得2分) s=3H+h+2 h’+ x=28.4m(2分) 考点:考查了动能定理的应用
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考点分析:
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如图所示,半径R=0.4m的圆盘水平放置,绕竖直轴OO’匀速转动,在圆心O正上方h=0.8m高处固定一水平轨道,与转轴交于O’点。一质量m=1kg的小车(可视为质点)可沿轨道运动,现对其施加一水平拉力F=4N,使其从O’左侧2m处由静止开始沿轨道向右运动。当小车运动到O’点时,从小车上自由释放一小球,此时圆盘的半径OA正好与轨道平行,且A点在O的右侧。小车与轨道间的动摩擦因数μ=0.2,g取10m/s2

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(1)若小球刚好落到A点,求小车运动到O’点的速度大小;

(2)为使小球刚好落在A点,圆盘转动的角速度应为多大?

(3)为使小球能落到圆盘上,小车在水平拉力F作用时运动的距离范围应为多大?

 

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摩天大楼中一部直通高层的客运电梯,行程超过百米。电梯的简化模型如图1所示。考虑安全、舒适、省时等因素,电梯的加速度a随时间t变化的。已知电梯在t=0时由静止开始上升,a-t图如图2所示。电梯总质量m=2.0´103kg。忽略一切阻力,重力加速度g取10m/s2

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(1)求电梯在上升过程中受到的最大拉力F1和最小拉力F2

(2)类比是一种常用的研究方法。对于直线运动,教科书中讲解由v-t图像求位移的方法。请你借鉴此方法,对比加速度和速度的定义,根据图2所示a-t图像,求电梯在第1s内速度改变量Dv1和第2s的速率v2

(3)求电梯以最大速率上升时,拉力做功的功率P;再求在0-11s时间内,拉力和重力对电梯所做的总功W。

 

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如图为一滑梯的示意图,滑梯AB段的长度 L= 5.0m,倾角θ=37°。 BC段为与滑梯平滑连接的水平地面。一个小孩从滑梯顶端由静止开始滑下,离开B点后在地面上滑行了s = 2.25m后停下。小孩与滑梯间的动摩擦因数为μ = 0.3。不计空气阻力。(取g = 10m/s2, sin37°= 0.6)求:

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(1)小孩沿滑梯下滑时的加速度a的大小;   

(2)小孩滑到滑梯底端B时的速度v的大小;      

(3)小孩与地面间的动摩擦因数μ′。 

 

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用如图所示的装置可以测量物体与桌面间的动摩擦因数。物体A放在带滑轮的水平长板上,用跨过滑轮(滑轮的大小可不计)的细线将A与另一个物体B相连。开始时B离地面高度为h,A离长板右端距离也为h,从静止释放B后,B会带动A做加速运动,当B落地时A正好离开长木板,最后A也落地(A在空中运动时细线始终处于松弛状态,A、B落地后均不会反弹)。已测得A、B的质量相等,h为已知,手边只有刻度尺一个测量工具。

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(1)为获得A离开长板时的速度,实验中还需要测量的物理量有:_______________和__________________。(写出具体的物理量名称及其符号)

(2)物体A与长板间的动摩擦因数为_______________。(用题目中已知的物理量和还需测量物理量的符号表示)

 

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某实验小组设计了如图(a)所示的实验装置,通过改变重物的质量,利用计算机可得滑块运动的加速度a和所受拉力F的关系图像。他们在轨道水平和倾斜的两种情况下分别做了实验,得到了两条a-F图线,如图(b)所示。

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(1)图线________是在轨道左侧抬高成为斜面情况下得到的(选填“①”或“②”);

(2)滑块和位移传感器发射部分的总质量m=____________kg;滑块和轨道间的动摩擦因数μ=____________。(重力加速度取g = 10m/s2

 

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