(13分)如图所示,ABCD为固定在竖直平面内的轨道,AB段光滑水平,BC段为光滑圆弧,对应的圆心角θ= 370,半径r=2.5m,CD段平直倾斜且粗糙,各段轨道均平滑连接,倾斜轨道所在区域有场强大小为E=2×l05N/C、方向垂直于斜轨向下的匀强电场。质量m=5×l0-2kg、电荷量q=+1×10-6C的小物体(视为质点)被弹簧枪发射后,沿水平轨道向右滑行,在C点以速度v0=3m/s冲上斜轨。以小物体通过C点时为计时起点,0.1s以后,场强大小不变,方向反向。已知斜轨与小物体间的动摩擦因数μ=0.25。设小物体的电荷量保持不变,取g=10m/s2.sin370=0.6,cos370=0.8。
(1)求弹簧枪对小物体所做的功;
(2)在斜轨上小物体能到达的最高点为P,求CP的长度。
(12分)如图所示,有一半径为R=0.30m的光滑半圆形细管AB,将其固定在竖直墙面并使B 端切线水平,一个可视为质点的质量为0.50kg的小物体m由细管上端沿A点切线方向进入细管,从B点以速度飞出后,恰好能从一倾角为的倾斜传送带顶端C无碰撞的滑上传送带,已知传送带长度为L=2.75m(图中只画出了传送带的部分示意图)物体与传送带之间的动摩擦因数为=0.50,(取sin370=0.60,cos370=0.80,g=10m/s2不计空气阻力,不考虑半圆形管AB的内径)
(1)求物体在A点时的速度大小及对轨道的压力;
(2)若传送带以V1=2.5m/s顺时针匀速转动,求物体从C到底端的过程中,由于摩擦而产生的热量Q;
(10分)我国已启动“嫦娥工程”,并于2007年10月24日和2010年10月1日分别将“嫦娥一号”和“嫦娥二号”成功发射, “嫦娥三号”亦有望在2013年落月探测90天,并已给落月点起了一个富有诗意的名字—“广寒宫”.
(1)若已知地球半径为,地球表面的重力加速度为,月球绕地球运动的周期为,月球绕地球的运动近似看做匀速圆周运动,请求出月球绕地球运动的轨道半径.
(2)若宇航员随登月飞船登陆月球后,在月球表面某处以速度竖直向上抛出一个小球,经过时间,小球落回抛出点.已知月球半径为,引力常量为,请求出月球的质量
(10分)已知O、A、B、C为同一直线上的四点,A、B间的距离为,B、C间的距离为,一物体自O点由静止出发,沿此直线做匀加速运动,依次经过A、B、C三点,已知物体通过AB段与BC段所用的时间相等,则
(1)物体通过A点和B点时的速度大小之比为多少?
(2)O、A间的距离为多少?
(8分)某物理学习小组在“验证机械能守恒定律”的实验中(g取9.8m/s2):
(1)他们拿到了所需的打点计时器(带导线)、纸带、复写纸、铁架台、纸带夹和重物,此外还需要____________(填字母代号)
A.直流电源 B.交流电源
C.游标卡尺 D.毫米刻度尺
E.天平及砝码 F.秒表
(2)先接通打点计时器的电源,再释放重物,打出的某条纸带如下图所示,O是纸带静止时打出的点,A、B、C是标出的3个计数点,测出它们到O点的距离分别为x1=12.16cm、x2=19.1cm和x3=27.36cm,其中有一个数值不符合读数规则,代表它的符号是_______(选填“x1”、“x2”或“x3”)。
(3)已知电源频率是50Hz,利用(2)中给出的数据求出打B点时重物的速度=_________。(保留三位有效数字)
(4)重物在计数点O、B对应的运动过程中,减小的重力势能为mgx2,增加的动能为,通过计算发现,mgx2_____(选填“>”、“<”或“=”),其原因是________________。
(9分)某同学用如图所示装置“研究物体的加速度与外力关系”,他将光电门固定在气垫轨道上的某点B处,调节气垫导轨水平后,用重力为F的钩码,经绕过滑轮的细线拉滑块,每次滑块从同一位置A由静止释放,测出遮光条通过光电门的时间t。改变钩码个数,重复上述实验。记录的数据及相关计算如下表。
实验次数 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
0.49 |
0.98 |
1.47 |
1.96 |
2.45 |
|
40.4 |
28.6 |
23.3 |
20.2 |
18.1 |
|
1632.2 |
818.0 |
542.9 |
408.0 |
327.6 |
|
6.1 |
12.2 |
18.4 |
24.5 |
30.6 |
(1)为便于分析F与t的关系,应作出 的关系图象,并在坐标纸上作出该图线。
(2)设AB间的距离为s,遮光条的宽度为d,请你由上述实验结论推导出物体的加速度a与时间t的关系式为 。