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如图所示,长为L、内壁光滑的直管与水平地面成30°角固定放置.将一质量为m的小球...

manfen5.com 满分网如图所示,长为L、内壁光滑的直管与水平地面成30°角固定放置.将一质量为m的小球固定在管底,用一轻质光滑细线将小球与质量为M=km的小物块相连,小物块悬挂于管口.现将小球释放,一段时间后,小物块落地静止不动,小球继续向上运动,通过管口的转向装置后做平抛运动,小球在转向过程中速率不变.(重力加速度为g)
(1)求小物块下落过程中的加速度大小;
(2)求小球从管口抛出时的速度大小;
(3)试证明小球平抛运动的水平位移总小于manfen5.com 满分网L.
开始时小球沿斜面向上做匀加速,小物块向下也做匀加速,两者的加速度大小相等.对各自受力分析,运用牛顿第二定律列出等式,解出方程. 小物块落地静止不动,小球继续向上做匀减速运动,对其受力分析,运用牛顿第二定律解出此时的加速度(与前一阶段加速度不等),结合运动学公式求出小球从管口抛出时的速度大小. 运用平抛运动的规律表示出小球平抛运动的水平位移,利用数学知识证明问题. 【解析】 (1)设细线中的张力为T,对小球和小物块各自受力分析: 根据牛顿第二定律得: 对M:Mg-T=Ma 对m:T-mgsin30°=ma 且M=km 解得:a= (2)设M落地时的速度大小为v,m射出管口时速度大小为v,M落地后m的加速度为a. 根据牛顿第二定律有:mgsin30°=ma 对于m匀加速直线运动有:v2=2aLsin30° 对于小物块落地静止不动,小球m继续向上做匀减速运动有:v2-v2=2aL(1-sin30°) 解得:v=(k>2) (3)平抛运动x=vt    Lsin30°=gt2  解得x=L 因为<1,所以x<L,得证. 答:(1)求小物块下落过程中的加速度大小是; (2)求小球从管口抛出时的速度大小是;
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考点分析:
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如图所示的实验装置可以探究加速度与物体质量、物体受力的关系.小车上固定一个盒子,盒子内盛有沙子.沙桶的总质量(包括桶以及桶内沙子质量)记为m,小车的总质量(包括车、盒子及盒内沙子质量)记为M.
(1)验证在质量不变的情况下,加速度与合外力成正比:从盒子中取出一些沙子,装入沙桶中,称量并记录沙桶的总重力mg,将该力视为合外力F,对应的加速度a则从打下的纸带中计算得出.多次改变合外力F的大小,每次都会得到一个相应的加速度.本次实验中,桶内的沙子取自小车中,故系统的总质量不变.以合外力F为横轴,以加速度a为纵轴,画出a-F图象,图象是一条过原点的直线.
①a-F图象斜率的物理意义是   
②你认为把沙桶的总重力mg当作合外力F是否合理?
答:     (填“合理”或“不合理”).
③本次实验中,是否应该满足M≫m这样的条件?
答:    (填“是”或“否”);理由是   
(2)验证在合外力不变的情况下,加速度与质量成反比:保持桶内沙子质量m不变,在盒子内添加或去掉一些沙子,验证加速度与质量的关系.本次实验中,桶内的沙子总质量不变,故系统所受的合外力不变.用图象法处理数据时,以加速度a为纵轴,应该以    倒数为横轴.
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“研究匀变速直线运动”的实验中,使用电磁式打点计时器(所用交流电的频率为50Hz),得到如图所示的纸带.图中的点为计数点,相邻两计数点间还有四个点未画出来.
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下列表述正确的是______
A.实验时应先放开纸带再接通电源           B.(S6一S1)等于(S2一S1)的6倍
C.从纸带可求出计数点B对应的速率         D.相邻两个计数点间的时间间隔为0.02s.
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如图所示,一小车上有一个固定的水平横杆,左边有一轻杆与竖直方向成θ角与横杆固定,下端连接一小铁球,横杆右边用一根细线吊一质量相等的小铁球,当小车向右做匀加速运动时,细线保持与竖直方向成α角,若θ>α,则下列说法正确的是( )
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A.轻杆对小铁球的弹力方向与细线平行
B.轻杆对小铁球的弹力方向沿着轻杆方向向上
C.轻杆对小铁球的弹力方向既不与细线平行也不沿着轻杆方向
D.小车匀速运动时θ=α
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manfen5.com 满分网负重奔跑是体能训练的常用方式之一,如图所示的装置是运动员负重奔跑的跑步机.已知运动员质量为m1,绳拴在腰间沿水平方向跨过定滑轮(不计滑轮摩擦、质量)悬挂质量为m2的重物,人用力向后蹬,使传送带沿顺时针方向转动,下面说法正确的是( )
A.若m2静止不动,运动员对传送带的摩擦力大小为m1g
B.若m2静止不动,传送带转动越快,运动员对传送带的摩擦力也越大
C.若m2匀速上升时,上升速度越大,运动员对传送带的摩擦力也越大
D.若m2匀加速上升时,m1越大,运动员对传送带的摩擦力也越大
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如图,在光滑水平面上放着紧靠在一起的A、B两物体,B的质量是A的2倍,B受到向右的恒力FB=2N,A受到的水平力FA=(9-2t)N(t的单位是s),从t=0开始计时,则下列说法不正确的是( )
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A.A物体在3s末时刻的加速度是初始时刻的manfen5.com 满分网
B.t>4s后,B物体做匀加速直线运动
C.t=4.5s时,A物体的速度为零
D.t>4.5s后,A与B的加速度方向相反
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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