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一长l=0.80m的轻绳一端固定在O点,另一端连接一质量m=0.10kg的小球,...

一长l=0.80m的轻绳一端固定在O点,另一端连接一质量m=0.10kg的小球,悬点O距离水平地面的高度H=1.00m.开始时小球处于A点,此时轻绳拉直处于水平方向上,如图所示.让小球从静止释放,当小球运动到B点时,轻绳碰到悬点O正下方一个固定的钉子P时立刻断裂.绳断裂后球从B点抛出并落在水平地面的C点,不计轻绳断裂的能量损失,取重力加速度g=10m/s2
(1)求小球到达B点时的速度.
(2)求C点与B点之间的水平距离.
(3)若轻绳所能承受的最大拉力Fm=9.0N,求钉子P与O点的距离d应满足什么条件?

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(1)从A到B的过程中,小球的机械能守恒,根据机械能守恒定律可以求得小球到达B点时的速度的大小. (2)在B点绳子断了之后,小球做平抛运动,根据平抛运动的规律可以求得在水平方向的位移的大小. (3)对小球受力分析,绳的拉力和重力的合力作为合力提供向心力,根据向心力的公式可以求得半径的大小,即钉子P与O点的距离. 【解析】 (1)从A到B的过程中,小球的机械能守恒,由机械能守恒定律可得, mgH=mg(H-l)+ mV2, 解得 V=4m/s, (2)从C到B的过程中,小球做平抛运动, 水平方向上:x=Vt     竖直方向上:h=gt2 其中的V=4m/s,h=0.2m, 代入数据求得 x=0.8m, (3)对小球受力分析,绳的拉力和重力的合力作为合力提供向心力, 所以F-mg=m, 解得r=0.2m, 所以钉子P与O点的距离至少为 d=l-r=0.8m-0.2m=0.6m, 答:(1)小球到达B点时的速度是4m/s. (2)C点与B点之间的水平距离为0.8m. (3)钉子P与O点的距离d应大于或等于0.6m.
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考点分析:
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D.释放悬挂纸带的夹子,同时接通电源开关打出一条纸带;
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F.根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能.
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(2)如图2所示,根据打出的纸带,选取纸带上的连续的五个点A、B、C、D、E,测出A距起始点O的距离为s,点AC间的距离为s1,点CE间的距离为s2,打点记时器的打点周期为T,根据这些条件计算①起始点O到打下C点的过程中,重锤重力势能的减少量为△EP=    ,重锤动能的增加量为△EK=    ;②由于误差的存在,△EP    △EK (该空填“大于”“小于”或者“等于”)
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A.运动员的机械能守恒
B.运动员的速度一直减小
C.合力对运动员做负功
D.运动员先失重后超重
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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