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如图,光滑半圆形轨道半径为R,水平面粗糙,弹簧自由端D与轨道最低点C距离为4R,...

如图,光滑半圆形轨道半径为R,水平面粗糙,弹簧自由端D与轨道最低点C距离为4R,一质量为m的可视为质点的小物块自圆轨道中点B由静止释放,压缩弹簧后被弹回到D点恰好静止.已知物块与水平面的动摩擦因数为0.2:重力加速度为g,弹簧始终处在弹性限度内,求:
(1)弹簧的最大压缩量和最大弹性势能
(2)现把D点右侧水平地面打磨光滑,且已知弹簧压缩时弹性势能与压缩量的二次方成正比,使小物块压缩弹簧,释放后能通过半圆轨道最高点A,压缩量至少是多少?
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(1)对小物块从B到压缩到最右端再返回到D点为研究过程,根据动能定理求出弹簧的最大压缩量.从压缩量最大位置到返回原长的过程中,弹性势能全部转化为摩擦产生的内能,根据能量守恒求出最大弹性势能. (2)根据牛顿第二定律求出通过最高点A的最小速度,抓住弹簧压缩时弹性势能与压缩量的二次方成正比,从弹簧压缩的位置到A点运用动能定理,求出压缩量的大小. 【解析】 (1)设最大压缩量为x,最大弹性势能为EP,由动能定理得  mgR-μmg(4R+2x)=0          ① 得  x=0.5R                  ② 返回过程弹性势能全部转化为摩擦产生的内能 EP=μmgx           ③ 得    EP=0.1mgR              ④ 故弹簧的最大压缩量为0.5R,最大弹性势能为0.1mgR. (2)设压缩量至少为x′,相应的弹性势能为EP′                           ⑤   mg=m                       ⑥       ⑦ 联立⑤⑥⑦解得            ⑧ 故压缩量至少是.
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考点分析:
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今年9月29日,天宫一号成功发射,标志着我国迈向了空间站时代.天官一号沿椭圆轨道运行,近地点离地面高度h1=300km,远地点离地高度h2=347kn.若已知地球半径为R,地球表面重力加速度为g,忽略地球自转的影响,求:(结果均用符号表示,不作数字计算)
(1)环绕地球做匀速圆周运动的卫星的最小周期;
(2)天宫一号运行周期.
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将两个金属电极插入任何一个水果中就可以做成一个水果电池,但日常生活中我们很少用“水果电池”,这是为什么呢?某学习小组的同学准备就此问题进行探究.
(1)通过查阅资料知道将锌、铜两电极插入水果中,电动势大约会有1伏多一点.他们找来了一个苹果做实验,用量程为0一3V、内阻约5kΩ的伏特表测其两极时读数为0.75V.但当他们将四个这样的苹果电池串起来给标称值为“3V,0.5A”的小灯泡供电时,灯泡并不发光.检查灯泡、线路均没有故障,出现这种现象的原因应当是:______
(2)接着他们用内阻约50Ω的灵敏电流表直接接一个“苹果电池”的两极,测得电流为0.40mA,根据前面用伏特表测得的0.75V电压,由全电路欧姆定律得“苹果电池”内阻:r=manfen5.com 满分网=1.9kΩ.这个结果是否准确?如认为不准确,请说明主要理由______
(3)请用以下器材尽可能准确测定“苹果电池”的电动势和内阻:由以上两个“苹果电池”串联的电池组,电压表V(量程3V,内阻约5kΩ),电流表A(量程为0~0.6mA,内阻约为50Ω),滑动变阻器R(最大阻值约4kΩ)),导线和开关.
①在方框中画出电路图.②按电路图连接实物图.
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③下图是实验中得到的U一I图象,由图象可知每个“苹果电池”的电动势为______V,内电阻为______KΩ.(结果保留两位有效数字)
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某同学为探究“合力做功与物体动能改变的关系”,设计了如下实验,他的操作步骤是:
①按图摆好实验装置,其中小车质量M=0.20kg,钩码总质量m=0.05kg.
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②释放小车,然后接通打点计时器的电源(电源频率为f=50Hz),打出一条纸带.
(1)他在多次重复实验得到的纸带中取出自认为满意的一条,如图所示.manfen5.com 满分网
把打下的第一点记作0,然后依次取若干个计数点,相邻计数点间还有4个点未画出,用厘米刻度尺测得各计数点到0点距离分别为d1=0.41m,d2=0.055m,d3=0.167m,d4=0.256m,d5=0.360m,d6=0.480m…,他把钩码重力(当地重力加速度g=9.8m/s2)作为小车所受合力算出打下0点到打下第5点合力做功.W=______J(结果保留三位有效数字),用正确的公式Ek=______(用相关数据前字母列式)把打下第5点时小车动能作为小车动能的改变量,算得Ek=0.125J.
(2)此次实验探究的结果,他没能得到“合力对物体做的功,等于物体动能的增量”,且误差很大.通过反思,他认为产生误差的原因如下,其中正确的是______
A.钩码质量太大,使得合力对物体做功的测量值比真实值偏大太多
B.没有平衡摩擦力,使得合力对物体做功的测量值比真实值偏大太多
C.释放小车和接通电源的次序有误,使得动能增量的测量值比真实值偏小
D.没有使用最小刻度为毫米的刻度尺测距离也是产生此误差的重要原因.
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C.若氘核(manfen5.com 满分网H)和氦核(manfen5.com 满分网He)以相同速度从O点射入,则一定能以相同速度从同一位置射出
D.若氘核(manfen5.com 满分网H)和氦核(manfen5.com 满分网He)以相同动能从O点射入,则一定能以相同动能从不同位置射出
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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