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如图为某种鱼饵自动投放器中的投饵管装置示意图,其下半部AB是一长为2R的竖直细管...

如图为某种鱼饵自动投放器中的投饵管装置示意图,其下半部AB是一长为2R的竖直细管,上半部BC是半径为R的四分之一圆弧弯管,管口沿水平方向,AB管内有一原长为R、下端固定的轻质弹簧.投饵时,每次总将弹簧长度压缩到0.5R后锁定,在弹簧上端放置一粒鱼饵,解除锁定,弹簧可将鱼饵弹射出去.设质量为m的鱼饵到达管口C时,对管壁的作用力恰好为零.不计鱼饵在运动过程中的机械能损失,且锁定和解除锁定时,均不改变弹簧的弹性势能.已知重力加速度为g.求:
(1)质量为m的鱼饵到达管口C时的速度大小v1
(2)弹簧压缩到0.5R时的弹性势能Ep
(3)已知地面与水面相距1.5R,若使该投饵管绕AB管的中轴线OO′.在90°角的范围内来回缓慢转动,每次弹射时只放置一粒鱼饵,鱼饵的质量在manfen5.com 满分网到m之间变化,且均能落到水面.持续投放足够长时间后,鱼饵能够落到水面的最大面积S是多少?

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(1)鱼饵到达管口C时做圆周运动的向心力完全由重力提供,有牛顿第二定律列出向心力的方程,速度可求. (2)不计鱼饵在运动过程中的机械能损失,所以鱼饵增加的机械能都是弹簧做功的结果,由功能关系知道弹簧具有的弹性势能等于鱼饵增加的机械能. (3)分别求出质量是m和的鱼饵离开C时的速度,再利用平抛运动规律求出落到水平面到转轴之间的距离,转轴转过90°时,鱼饵在水平面形成两个圆面积,中间夹的环形面积即为所求. 【解析】 (1)质量为m的鱼饵到达管口C时做圆周运动的向心力,完全由重力提供, 则…① 由①式解得:…② (2)从弹簧释放到最高点C的过程中,弹簧的弹性势能全部转化为鱼饵的机械能,由系统的机械能守恒定律有 …③ 由②③式解得:Ep=3mgR…④ (3)不考虑因缓慢转动装置对鱼饵速度大小的影响,质量为m的鱼饵离开管口C后做平抛运动, 设经过t时间落到水面上,离OO'的水平距离为x1,由平抛运动规律有: …⑤ x1=v1t+R…⑥ 由⑤⑥式解得:x1=4R…⑦ 当鱼饵的质量为时,设其到达管口C时速度大小为v2,由机械能守恒定律得: …⑧ 由④⑧式解得:…⑨ 质量为的鱼饵落到水面上时,设离OO'的水平距离为x2,则 x2=v2t+R…⑩ 由⑤⑨⑩式解得:x2=7R 鱼饵能够落到水面的最大面积 答:(1)鱼饵到达管口C时的速度大小; (2)弹簧压缩到0.5R时的弹性势能Ep=3mgR;     (3)鱼饵能够落到水面的最大面积.
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考点分析:
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如图所示,竖直平面内有一光滑圆弧轨道,其半径为R,平台与轨道的最高点等高,一小球从平台边缘的A处水平射出,恰能沿圆弧轨道上的P点的切线方向进入轨道内侧,轨道半径OP与竖直线的夹角为45°,重力加速度为g,试求:
(1)小球从平台上的A点射出时的速度v
(2)小球从平台上射出点A到圆轨道入射点P之间的距离l;
(3)小球能否沿轨道通过圆弧的最高点?请说明理由.

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在研究摩擦力特点的实验中,将木块放在水平长木板上,如图a所示,用力沿水平方向拉木块,拉力从0开始逐渐增大.分别用力传感器采集拉力和木块所受到的摩擦力,并用计算机绘制出摩擦力Ff随拉力F的变化图象,如图b所示.已知木块质量为0.78kg.取重力加速度g=10m/s2,sin37°=0.60,cos37°=0.80.
(1)求木块与长木板间的动摩擦因数.
(2)若木块在与水平方向成37°角斜向右上方的恒定拉力F作用下,以a=2.0m/s2的加速度从静止开始做匀变速直线运动,如图c所示.拉力大小应为多大?

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(1)在“验证力的平行四边形定则”的实验中某同学的实验情况如下1所示,其中A为固定橡皮筋的图钉,O为橡皮筋与细绳的结点,OB和OC为细绳,图2是在白纸上根据实验结果画出的图.
①图2中的______是力F1和F2的合力的理论值,______是力F1和F2的合力的实际测量值.
②下列说法正确的是______
A.两根细绳必须等长
B.两分力F1和F2应垂直,这样便于准确算出合力
C.同一次实验应将橡皮条和细线的结点拉到相同的位置
D.本实验利用了等效替代的科学方法
(2)某同学用打点计时器测量做匀加速直线运动的物体的加速度,电源频率f=50Hz.在纸带上打出的点中,选出零点,每隔4个点取1个计数点.因保存不当,纸带被污染,如图3所示,A、B、C、D是依次排列的4个计数点,仅能读出其中3个计数点到零点的距离:sA=16.6mm、sB=126.5mm、sD=624.5mm.若无法再做实验,可由以上信息推知
①相邻两计数点的时间间隔为______s;
②打C点时物体的速度大小为______m/s(取2位有效数字);
③物体的加速度大小为______(用sA、sB、sD和f表示).
(3)某同学采用半径R=25cm的1/4圆弧轨道做平抛运动实验,其部分实验装置示意图如图43所示.实验中,通过调整使出口末端B的切线水平后,让小球从圆弧顶端的A点由静止释放.图5是小球做平抛运动的闪光照片,照片中的每个正方形小方格的边长代表的实际长度为4.85cm.已知闪光频率是10Hz.则根据上述信息可知:
①小球到达轨道最低点B的速度大小
vB=______m/s,小球在D的竖直速度大小vDy=______m/s,当地的重力加速度g=______m/s2
②小球在圆弧槽上是否受到了摩擦力:______(填“受到”、“未受到”、“条件不足,无法确定”).manfen5.com 满分网
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三个完全相同的窗户1、2、3,如图所示,图中直线为苹果在空中的运动轨迹.若不计空气阻力的影响,以下说法正确的是( )
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A.苹果通过第1个窗户所用的时间最长
B.苹果通过第3个窗户动能的增量最小
C.苹果通过第1个窗户重力做的功最大
D.苹果通过第3个窗户重力的平均功率最大
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在一棵大树将要被伐倒的时候,有经验的伐木工人就会双眼紧盯着树梢,根据树梢的运动情形就能判断大树正在朝着哪个方向倒下,从而避免被倒下的大树砸伤.从物理知识的角度来解释,以下说法正确的是( )
A.树木开始倒下时,树梢的角速度较大,易于判断
B.树木开始倒下时,树梢的线速度最大,易于判断
C.树木开始倒下时,树梢的向心加速度较大,易于判断
D.伐木工人的经验缺乏科学依据
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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