如图所示,一轻绳绕过无摩擦的两个轻质小定滑轮O
1、O
2和质量m
B=m的小球连接,另一端与套在光滑直杆上质量m
A=m的小物块连接,已知直杆两端固定,与两定滑轮在同一竖直平面内,与水平面的夹角θ=60°,直杆上C点与两定滑轮均在同一高度,C点到定滑轮O
1的距离为L,重力加速度为g,设直杆足够长,小球运动过程中不会与其他物体相碰.现将小物块从C点由静止释放,试求:
(1)小球下降到最低点时,小物块的机械能(取C点所在的水平面为参考平面);
(2)小物块能下滑的最大距离;
(3)小物块在下滑距离为L时的速度大小.
考点分析:
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长为L的细线一端系一质量为m的小球,细线的另一端用手拿住,手持线的这端在水平桌面上沿以O点为圆心,R为半径的圆周做匀速圆周运动.达到稳定状态时,细线总是沿圆周的切线方向,如图所示,已知小球与桌面之间的摩擦系数为μ,试求:(1)小球的动能多大?(2)手持线运动中做功的功率多大?
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如图所示,ABC和DEF是在同一竖直平面内的两条光滑轨道,其中ABC的末端水平,DEF是半径为r=0.4m的半圆形轨道,其直径DF沿竖直方向,C、D可看作重合.现有一可视为质点的小球从轨道ABC上距C点高为H的地方由静止释放,
(1)若要使小球经C处水平进入轨道DEF且能沿轨道运动,H至少要有多高?
(2)若小球静止释放处离C点的高度h小于(1)中H的最小值,小球可击中与圆心等高的E点,求h.(取g=10m/s
2)
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某司机为确定他的汽车上所载货物的质量,他采用如下方法:已知汽车自身的质量为m
,汽车所受阻力与车所受重力的比例系数为k,当汽车空载时,让汽车在平直公路上以额定功率行驶,从速度表上读出汽车达到的最大速度为v
.则额定功率P为多少?当汽车载重时,仍让汽车在平直公路上以额定功率行驶,从速度表上再读出汽车达到的最大速度为v
m.设汽车行驶时的阻力与总重力成正比.试根据上述提供的已知量,求出车上所载货物的质量m为多少?
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用自由落体运动验证机械能守恒定律的实验:
(1)为进行该实验,备有下列器材可供选择铁架台、打点计时器、复写纸片、纸带、低压直流电源、天平、秒表、导线、开关.其中不必要的器材是
.缺少的器材是
.
(2)若实验中所用重物的质量m=1㎏,打点时间间隔为0.02s,打出的纸带如下图所示,O、A、B、C、D为相邻的几点,测的OA=0.18cm、OB=0.76cm、OC=1.71cm、OD=3.04cm,查出当地的重力加速度g=9.80m/s
2,则重物在B点时的动能E
AB=
J.从开始下落到B点的过程中,重物的重力势能减少量是
J,由此得出的结论是
.(计算结果保留三位有效数字)
(3)根据纸带算出相关各点的速度v量出下落的距离h,以
为纵轴,以h为横轴画出的图线应是图中的
,就证明机械能是守恒的,图象的斜率代表的物理量是
.
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一个同学要研究轻质弹簧的弹性势能与弹簧长度改变量的关系,进行了如下实验:在离地面高度为h的光滑水平桌面上,沿着与桌子边缘垂直的方向放置一轻质弹簧,其左端固定,右端与质量为m的一个小钢球接触.当弹簧处于自然长度时,小钢球恰好在桌子边缘,如图所示.让钢球向左压缩弹簧一段距离后由静止释放,使钢球沿水平方向射出桌面,小钢球在空中飞行后落在水平地面上,水平距离为s. (1)请你推导出弹簧的弹性势能E
p与小钢球质量m、桌面离地面高度h、小钢球飞行的水平距离s等物理量之间的关系式:
.
(2)弹簧的压缩量x与对应的钢球在空中飞行的水平距离s的实验数据如下表所示:
弹簧的压缩量x (cm) | 1.00 | 1.50 | 2.00 | 2.50 | 3.00 | 3.50 |
小钢球飞行的水平距离s (cm) | 1.01 | 1.50 | 2.01 | 2.49 | 3.01 | 3.50 |
根据上面的实验数据,请你猜测弹簧的弹性势能E
p与弹簧的压缩量x之间的关系为
,并说明理由:
.
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