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(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...

(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。

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(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。

 

(1); (2)①; ②当0﹤ω﹤时,OD=l;当ω﹥时,OD=(;当﹤ω﹤时,OD=。 【解析】 试题分析:(1)小物块从A到B的过程中有重力和摩擦力对其做功, 故根据动能定理有:(2分)  解得(1分) (2)① 需要先求出物块在E点的速度; 没有安装传送带时,小物块从B到C的过程,做平抛运动,水平方向有l=vt; 安装传送带后,小物块从E到C的过程沿水平方向有l/2=vE t,二者的竖直高度相等,落下时所用的时间相等,故联立以上两个方程,解得vE=(1分) 设小物块与传送带之间的动摩擦因数为μ,小物块从B到E的过程,根据动能定理有 - (2分)  解得(1分) ②(a)当传送带的速度0﹤v带=ωr﹤vE, 即0﹤ω﹤时,物体在传送带上一直做匀减速运动,物体离开传送带时的速度为vE,则OD=l…(1分) (b)如果传送带的速度较快,物体在传送带上一直加速而未与传送带共速,则物体的加速度始终为a=设物体离开传送带时的速度为vmax, 根据运动学公式有解得vmax= 当传送带的速度v带=ωr﹥, 即ω﹥时,物体离开传送带点时的速度为vmax, 则OD=+t=(…(1分) (c)当传送带的速度vE﹤v带=ωr﹤vmax, 即﹤ω﹤时,物体离开传送带点时的速度为v带=ωr,则OD=+ωr t=…(1分) 考点:动能定理,牛顿第二定律,运动学公式在传送带问题上的综合应用。
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考点分析:
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(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。

 

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(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:

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(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。

 

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(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。

 

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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。

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封面(1)实验所需器材有打点计时器(带导线)、纸带、复写纸、带铁夹的铁架封面台和带夹子的重物,此外还需          (填字母代号)中的器材;

封面A.低压直流电源、天平及砝码       B.低压直流电源、毫米刻度尺

封面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)封面封面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        

 

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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。

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