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在某次兴趣活动中,设计了如图所示的轨道,AB是光滑的倾斜轨道,底端有一小段将其转...

在某次兴趣活动中,设计了如图所示的轨道,AB是光滑的倾斜轨道,底端有一小段将其转接为水平的弧形轨道,BC是一个光滑的水平凹槽,凹槽内放置一个质量为m2=0.5kg的小车,小车上表面与凹槽的两端点BC等高,CDE是光滑的半径为R=6.4cm的竖直半圆形轨道,R是圆轨道的最高点.将一个质量为m1=0.5kg的小滑块,从AB轨道上离B点高h=0.8m处由静止开始释放,滑块下滑后从B点滑上小车,在到达C点之前,滑块与小车达到共同速度,小车与凹槽碰撞后立即停止,此后滑块继续运动,且恰好能经过圆轨道的最高点E,滑块与小车之间的动摩擦因数μ=0.4,g=10m/s2.试求:
(1)小滑块m1经过圆轨道的最高点E时的速度;
(2)小车的长度L和小车获得的最大动能.
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(1)滑块做圆周运动,则在最高点处重力充当向心力,则可求得E点的速度; (2)由A到B的过程中由机械能守恒可求得B滑块滑上小车的速度,再对滑块与小车系统由动量守恒及能量守恒可列式得出达到相同速度时的滑块滑过的长度;碰后小车静止,滑块继续前进,由动能定理可求得滑块在小车上又滑过的距离,则可求得小车的长度;当达相同速度时,小车的动能最大. 【解析】 (1)设m1经过内轨道的最高点E时的速度为vE, 由m1g=m1 解得:vE==0.8m/s; (2)滑块滑到B点时的速度设为v1,滑到小车上后与小车达到相同速度速度为v2,小车停止后,滑块运动到C点的速度为v3; 滑块从A到B的过程中:m1gh=m1v12 滑块在小车上发生相对运动的过程中: m1v1=(m1+m2)v2 μm1gL1=m1v12-(m1+m2)v22 小车停住后,滑块继续滑动到E点的过程中 -μm1gL2=m1v32-m1v22 -m1g•2R=m1vE2-m1v32 解得:v2=2m/s;L1=1.0m;L2=0.1m 小车长度L=L1+L2=1.1m 小车获得的最大动能为Ekmax=m2v22=1.0J. 答:(1)小滑块m2经过圆轨道的最高点E时的速度为0.8m/s;(2)小车长度为1.1m;小车获得的最大动能为1.0J.
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考点分析:
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如图所示,在理想边界MN的上方有方向向右的匀强电场E,下方有垂直纸面向外的磁感应强度大小为B=0.20T的匀强磁场,电场和磁场的范围足够大.一根光滑的绝缘塑料细杆abcd弯成图示形状,其中ab段是竖直的,bcd正好构成半径为R1=0.20m的半圆,bd位于边界MN上,将一个质量为m=0.10kg、电量为q=0.50C的带正电金属环套在塑料杆ab上,从距离b点高R处由静止开始释放后,g=10m/s2.求:
(1)金属环经过最低点c处时对塑料杆的作用力;
(2)如果金属环从d点进入电场后,正好垂直打在塑料杆ab段上,求电场强度E的大小.

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如图所示,某物体在沿斜面向上的推力F作用下,从斜面底端开始沿斜面向上匀速运动,速度为7.0m/s.已知斜面的倾角为30°,物体的质量为0.8kg,物体与斜面之间的动摩擦因数为manfen5.com 满分网.(g取10m/s2),求:
(1)推力F的大小;
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I.下列实验中,没有系统误差的是______
A.在探究a与M、F之间关系的实验中,用沙和沙桶的重力大小代替绳子的拉力
B.在测定金属丝的电阻率实验中电流表外接法测量金属丝的电阻
C.在探究小车速度随时间变化规律的实验中用逐差法测量小车运动的加速度
D.在验证机械能守恒实验中,重锤减少的重力势能等于重锤增加的动能
II.在探究“牛顿第二定律”时,某小组设计双车位移比较法来探究加速度与力的关系.实验装置如图所示,将两个带滑轮的长木板并排固定放置,选取两辆完全相同的小车A和B,两小车后的刹车线穿过尾端固定板,由安装在后面的刹车系统同时进行控制(未画出刹车系统).通过改变砝码盘中的砝码来改变拉力大小.
(1)在实验中怎样得到两车加速度的比例关系?
(2)为了使绳子的拉力成为小车受到的合外力,在实验中必须做的操作是:______
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III.现要测量某一待测电阻Rx的阻值,给定的器材有:
A.待测电阻Rx;阻值约为200Ω
B.电源E;电动势约为3.0V,内阻可忽略不计
C.电流表A1;量程为0~10mA,内电阻r1=20Ω
D.电流表A2:量程为0~20mA,内电阻约为8Ω
E.定值电阻R:阻值R=80Ω
F.单刀单掷开关S,导线若干.
(1)为了尽量准确测量电阻Rx值,请在方框内设计实验电路原理图.
(2)根据实验数据,得出测量Rx的表达式并说明各符号的含义:Rx______
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A.最终小车与小球一起在水平面上做匀速运动
B.在此过程中电场力对小球做功为EqL
C.小球获得的最大动能小于EqL
D.小球与小车系统增加的电势能为EqL
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如图所示,在水平无限大匀强磁场中,垂直于磁场竖直放置一个无限长的金属框架,质量为m的金属棒ab,用绝缘轻质细绳连接一个质量也为m的重物.现让金属棒从静止开始释放,最终达到平衡状态时的速度为v,此时电阻R消耗的电功率为P,金属棒中的电流为I.金属棒与导轨接触良好,除电阻R外,其他部分的电阻忽略不计.如果将悬挂重物的绳子突然剪断,关于此后运动过程,下列说法中正确的是( )
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A.金属棒ab中的电流均匀减小到manfen5.com 满分网I
B.电阻R的功率将逐渐减小,最终为manfen5.com 满分网P
C.金属棒ab将做匀减速运动,最终速度为manfen5.com 满分网v
D.金属棒ab的重力做功的功率将逐渐减小,最终为manfen5.com 满分网P
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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