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如图所示,在竖直方向上A、B两物体通过劲度系数为k的轻质弹簧相连,A放在水平地面...

如图所示,在竖直方向上A、B两物体通过劲度系数为k的轻质弹簧相连,A放在水平地面上;B、C两物体通过细绳绕过轻质定滑轮相连,C放在固定的光滑斜面上.用手拿住C,使细线刚刚拉直但无拉力作用,并保证ab段的细线竖直、cd段的细线与斜面平行.已知A、B的质量均为m,C的质量为4m,重力加速度为g,细线与滑轮之间的摩擦不计,开始时整个系统处于静止状态.释放C后它沿斜面下滑,A刚离开地面时,B获得最大速度,求:
(1)从释放C到物体A刚离开地面时,物体C沿斜面下滑的距离.
(2)斜面倾角α.
(3)B的最大速度vBm

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(1)A刚离开地面时,物体C沿斜面下滑的距离应该等于弹簧原来被压缩的长度再加上后来弹簧被拉长的长度,被压缩和被拉长的长度可以根据胡克定律求得; (2)B获得最大速度时,B应该处于受力平衡状态,对B受力分析,可以求得斜面的倾角α; (3)对于整个系统机械能守恒,根据机械能守恒列出方程就可以求得B的最大速度. 【解析】 (1)设开始时弹簧的压缩量xB,则   kxB=mg    ① 设当物体A刚刚离开地面时,弹簧的伸长量为xA,则    kxA=mg  ② 当物体A刚离开地面时,物体B上升的距离以及物体C沿斜面下滑的距离均为    h=xA+xB     ③ 由①②③式解得   h=   ④ (2)物体A刚刚离开地面时,以B为研究对象,物体B受到重力mg、弹簧的弹力kxA、细线的拉力T三个力的作用, 设物体B的加速度为a,根据牛顿第二定律, 对B有   T-mg-kxA=ma   ⑤ 对C有   4mgsinα-T=4ma  ⑥ 由⑤、⑥两式得   4mgsinα-mg-kxA=5ma  ⑦ 当B获得最大速度时,有 a=0   ⑧ 由②⑦⑧式联立,解得  sinα=   ⑨ 所以:α=30° (3)由于xA=xB,弹簧处于压缩状态和伸长状态时的弹性势能相等,且物体A刚刚离开地面时,B、C两物体的速度相等, 设为vBm,以B、C及弹簧组成的系统为研究对象, 由机械能守恒定律得:4mghsinα-mgh=(4m+m) VBm2    ⑩ 由④、⑨、⑩式,解得:VBm2==2g 答:(1)从释放C到物体A刚离开地面时,物体C沿斜面下滑的距离是. (2)斜面倾角α是30°. (3)B的最大速度vBm是=2g.
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考点分析:
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(3)斜面的倾角θ.

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在验证机械能守恒定律实验时:
①关于本实验的叙述中,正确的有   
A、打点计时器安装时要使两限孔位于同一竖直线上并安装稳定,以减少纸带下落过程中的阻力
B、需用天平测出重锤的质量
C、打点计时器用四节干电池串联而成的电池组作为电源
D、用手托着重锤,先闭合打点计时器的电源开关,然后释放重锤
E、打出的纸带中,只要点迹清晰,就可以运用公式manfen5.com 满分网,来验证机械能是否守恒
F、验证机械能是否守恒必须先确定重力势能的参考平面.
②验证机械能是否守恒时,实验中计算某一点的速度,甲同学用v=gt来计算,乙同学用manfen5.com 满分网来计算.其中    同学的计算方法更符合实验要求.重力加速度g的数值,甲同学用9.8m/s2代入,乙同学用通过对纸带分析计算出重锤下落的实际加速度代入,丙同学用当地的实际重力加速度代入,其中    同学的做法是正确的.
③甲同学实验计算结果时发现重物重力势能的减少量△Ep略大于动能的增加量△Ek,乙同学发现△Ep<△Ek,实验过程中肯存在错误的是    同学.本实验中引起误差的主要原因是    查看答案
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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