(10分)如图所示,AB是一段位于竖直平面内的弧形轨道,高度为h,末端B处的切线沿水平方向。一个质量为m的小物体P(可视为质点)从轨道顶端处A点由静止释放,滑到B点时以水平速度v飞出,落在水平地面的C点,其轨迹如图中虚线BC所示。已知P落地时相对于B点的水平位移OC= l,重力加速度为g,不计空气阻力的作用。
(1)请计算P在弧形轨道上滑行的过程中克服摩擦力所做的功;
(2)现于轨道下方紧贴B点安装一水平传送带,传送带右端E轮正上方与B点相距。先将驱动轮锁定,传送带处于静止状态。使P仍从A点处由静止释放,它离开B点后先在传送带上滑行,然后从传送带右端水平飞出,恰好仍落在地面上C点,其轨迹如图中虚线EC所示。若将驱动轮的锁定解除,并使驱动轮以角速度ω顺时针匀速转动,再使P仍从A点处由静止释放,最后P的落地点是D点(图中未画出)。已知驱动轮的半径为r,传送带与驱动轮之间不打滑,且传送带的厚度忽略不计。求:
①小物块P与传送带之间的动摩擦因数;
②若驱动轮以不同的角速度匀速转动,可得到与角速度ω对应的OD值,讨论OD的可能值与ω的对应关系。
(8分)已知地球半径为R,引力常量为G,地球同步通信卫星周期为T,它离地面的高度约为地球半径的6倍。
(1)求地球的质量;
(2)若地球的质量是某行星质量的16倍,地球的半径是该行星半径的2倍。该行星的同步卫星距其表面的高度是其半径的2.5倍,求该行星的自转周期。
(8分)如图所示,水平地面上有一质量m=11.5kg的金属块,其与水平地面间的动摩擦因数μ=0.20,在与水平方向成θ=37°角斜向上的拉力F=50N作用下,由静止开始向右做匀加速直线运动。已知sin37º=0.60,cos37º=0.80,g取10m/s2。求:
(1)地面对金属块的支持力大小;
(2)金属块在匀加速运动中的加速度大小;
(3)金属块由静止开始运动2.0s的位移大小。
(6分)一个人在20m高的楼顶水平抛出一个小球,小球在空中沿水平方向运动20m后,落到水平地面上。不计空气阻力的作用,重力加速度g取10m/s2。求:
(1)小球在空中运动的时间;
(2)小球被抛出时的速度大小;
(3)小球落地时的速度大小。
如图1所示,将打点计时器固定在铁架台上,使重物带动纸带从静止开始自由下落,利用此装置不仅可以验证机械能守恒定律,还可以测定重力加速度。
(1)实验所需器材有打点计时器(带导线)、纸带、复写纸、带铁夹的铁架台和带夹子的重物,此外还需 (填字母代号)中的器材;
A.低压直流电源、天平及砝码 B.低压直流电源、毫米刻度尺
C.低压交流电源、天平及砝码 D.低压交流电源、毫米刻度尺
(2)某同学根据实验中得到的纸带,测得各点到起始点的距离h并计算出打点计时器打出各点时重物下落的速度大小v,根据这些实验数据在直角坐标系中画出了如图2所示的重物下落速度平方v2与下落高度h的关系图线,若图线的斜率为k,则实验中所测得的重力加速度为 。
图是某同学在研究小车做匀变速直线运动的规律时,用打点计时器打出的一条纸带的示意图。图中A、B、C、D、E是按打点先后顺序依次选取的计数点,相邻计数点间的时间间隔T=0.10s。根据纸带上的点迹可判断小车做 (选填“加速”或“减速”)运动;计数点B、D间所对应的时间内小车平均速度的大小为 m/s。