(12分)如图所示,粗糙水平轨道AB与竖直平面内的光滑半圆轨道BDC在B处平滑连接,B、C分别为半圆轨道的最低点和最高点,D为半圆轨道的最右端。一个质量m的小物体P被一根细线拴住放在水平轨道上,细线的左端固定在竖直墙壁上。在墙壁和P之间夹一根被压缩的轻弹簧,此时P到B点的距离为x0。物体P与水平轨道间的动摩擦因数为μ,半圆轨道半径为R。现将细线剪断,P被弹簧向右弹出后滑上半圆轨道,恰好能通过C点。试求:
(1)物体经过B点时的速度的大小?
(2)细线未剪断时弹簧的弹性势能的大小?
(3)物体经过D点时合力的大小?
(8分)如图甲所示,长木板a放在光滑的水平面上,质量为1kg的小滑块b以水平初速度v0=6m/s从a的左端冲上长木板,运动过程中a、b的v-t图线如图乙所示。试求:从t=0时开始到t=3s的过程中,
(1)小滑块b克服摩擦力做的功是多少?
(2)a、b组成的系统产生的内能是多少?
(8分)山地滑雪是人们喜爱的一项体育运动,一滑雪坡由AB和BC组成,AB是倾角为37°的斜坡,BC是半径为R=5 m的圆弧面,圆弧面和斜面相切于B,与水平面相切于C,如图所示,AB竖直高度差h=5m,运动员连同滑雪装备总质量为80 kg,从A点由静止滑下通过C点后飞落(不计空气阻力和轨道的摩擦阻力,g取10 m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8).求:
(1)运动员到达B点的速度大小?
(2)运动员经过C点时轨道受到的压力大小?
在利用自由落体法验证机械能守恒定律的实验中:
(1)下面列举了该实验的几个操作步骤,不恰当的操作是 。
A.按照图示的装置安装器件
B.将打点计时器接到电源的“直流输出”上
C.释放悬挂纸带的夹子后,再接通电源开关打出一条纸带,重复几次
D.选择一条理想的纸带,对其进行测量
E.根据测量的结果,验证gh与v2是否相等
(2)从打出的几条纸带中挑选最理想的纸带的要求是 ,若某小组打出一条纸带,测得前两个点间的距离为4.0mm,说明该小组操作过程存在错误,错误原因可能是 。
(3)如图所示是实验中测得的一条纸带,各点距O点的距离分别为d1,d2,d3,…,各相邻点间的时间间隔为T,当地重力加速度为g,则B点的速度表达式为vB = 。若B点和D点的速度vB、vD为已知量,要验证物体从B到D的过程中机械能是否守恒,则需满足 关系,物体的机械能守恒。
(4)由这条纸带还可以研究该重物下落过程的加速度,请写出计算加速度的表达式
。
真空中A、B两个点电荷电量分别为+2q和+q,相距r,两点电荷连线中点处的场强的大小为 ,方向为 (填“由A指向B”或“由B指向A”)。
如图所示,粗细均匀的U形管内装有同种液体,在管口右端用盖板A密闭,两管内液面的高度差为h,U形管中液柱的总长为3h。现拿去盖板A,液体开始流动,不计液体内部及液体与管壁间的摩擦力,重力加速度为g,则当两液面高度相等时,右侧液面下降的速度为 。