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如图甲所示,某同学用轻绳通过定滑轮提升一重物,运用传感器(未在图中画出)测得此过程中不同时刻被提升重物的速度v与对轻绳的拉力F,并描绘出v-manfen5.com 满分网图象.假设某次实验所得的图象如图乙所示,其中线段AB与v轴平行,它反映了被提升重物在第一个时间段内v和manfen5.com 满分网的关系;线段BC的延长线过原点,它反映了被提升重物在第二个时间段内v和manfen5.com 满分网的关系;第三个时间段内拉力F和速度v均为C点所对应的大小保持不变,因此图象上没有反映.实验中还测得重物由静止开始经过t=1.4s,速度增加到vC=3.0m/s,此后物体做匀速运动.取重力加速度g=10m/s2,绳重及一切摩擦和阻力均可忽略不计.
(1)在提升重物的过程中,除了重物的质量和所受重力保持不变以外,在第一个时间段内和第二个时间段内还各有一些物理量的值保持不变.请分别指出第一个时间段内和第二个时间段内所有其他保持不变的物理量,并求出它们的大小;
(2)求被提升重物在第一个时间段内和第二个时间段内通过的总路程.

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(1)第一段时间对应图象的AB段,可看出力F倒数不变,故力为恒力,第二段时间内,对应图线的BC段,可知斜率恒定,而斜率代表拉力的功率,所以功率恒定 (2)第一个时间段重物匀加速上升,利用动能定理或匀变速运动规律求解位移,第二段时间内,物体做变加速运动,只好从能量角度求解位移 【解析】 (1)由v-图象可知,第一时间段内重物所受拉力保持不变,且F1=6.0N 因第一时间段内重物所受拉力保持不变,所以其加速度也保持不变,设其大小为a, 根据牛顿第二定律有F1-G=ma 重物速度达到vC=3.0m/s时,受平衡力,即G=F2=4.0N 由此解得重物的质量m==0.40kg 联立解得  a=5.0m/s2 在第二段时间内,图线斜率不变,则拉力的功率保持不变P=Fv=12w (2)设第一段时间为t1,重物在这段时间内的位移为x1,则t1==s=0.40s,x1==0.40m 设第二段时间为t2,t2=t-t1=1.0s 重物在t2这段时间内的位移为x2,根据动能定理有Pt2-Gx2=- 解得  x2=2.75m  所以被提升重物在第一时间段内和第二时间段内通过的总路程 x=x1+x2=3.15m 答:(1)第一时间段内重物所受拉力保持不变F1=6.0N,第二段时间内拉力的功率保持不变P=12w (2)提升重物在第一时间段内和第二时间段内通过的总路程为3.15m
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考点分析:
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(1)若小球上抛的初速度为10m/s,经过多长时间从管的N端穿出?
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甲同学猜想:复摆的周期应该与木条的质量有关.
乙同学猜想:复摆的摆长应该是悬点到重心的距离 L/2.
丙同学猜想:复摆的摆长应该大于 L/2.理由是:若 OC 段看成细线,线栓在C处,
C点以下部分的重心离O点的距离显然大于L/2.
为了研究以上猜想是否正确,同学们进行了下面的实验探索:
(1)把两个相同的长木条完全重叠在一起,用透明胶(质量不计)粘好,测量其摆动周期,发现与单个长木条摆动时的周期相同,重做多次仍有这样的特点.则证明了甲同学的猜想是     的(选填“正确”或“错误”).
(2)用 To 表示木条长为 L 的复摆看成摆长为 L/2 单摆的周期计算值(To=2π   manfen5.com 满分网),用 T 表示木条长为 L 复摆的实际周期测量值.计算与测量的数据如下表:
板长L(cm)255080100120150
周期计算值To/(s)0.701.001.271.411.551.73
周期测量值T/(s)0.811.161.471.641.802.01
由上表可知,复摆的等效摆长     L/2 (选填“大于”、“小于”或“等于”).
(3)为了进一步定量研究,同学们用描点作图法对数据进行处理,所选坐标如图2所示.请在坐标纸上作出 T-To图线,并根据图象中反映出的规律求出manfen5.com 满分网/manfen5.com 满分网=     (结果保留三位有效数字,其中 L 是木条长为L时的等效摆长.T=2πmanfen5.com 满分网). 查看答案
甲、乙、丙、丁四位同学在使用不同精度的游标卡尺和螺旋测微器测量同一个物体的长度时,分别测量的结果如下:
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乙同学:使用游标为10分度的卡尺,读数为12.04cm
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A.三种情况下摩擦产生的热量Q1<Q2<Q3
B.三种情况下摩擦产生的热量Q1=Q2<Q3
C.到达底端的速度v1>v2=v3
D.到达底端的速度v1=v2>v3
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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