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如图所示,物体在蒙有动物毛皮的斜面上运动.由于毛皮表面的特殊性,引起物体的运动有...

如图所示,物体在蒙有动物毛皮的斜面上运动.由于毛皮表面的特殊性,引起物体的运动有如下特点:①顺着毛的生长方向运动时毛皮产生的阻力可以忽略;②逆着毛的生长方向运动会受到来自毛皮的滑动摩擦力,且动摩擦因数μ恒定.斜面顶端距水平面高度为h=0.8m,质量为m=2kg的小物体M从斜面顶端A由静止滑下,从O点进入光滑水平滑道时无机械能损失,为使M制动,将轻弹簧的一端固定在水平滑道延长线B处的墙上,另一端恰位于水平轨道的中点C.已知斜面的倾角θ=53,动摩擦因数均为μ=0.5,其余各处的摩擦不计,g=10m/s2,下滑时逆着毛的生长方向,求:
(1)弹簧压缩到最短时的弹性势能(设弹簧处于原长时弹性势能为零)
(2)若物块M能够被弹回到斜面上,则它能够上升的最大高度是多少?
(3)物块M在斜面上下滑过程中的总路程
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(1)物块M从斜面顶端A运动到弹簧压缩到最短,由动能定理求解弹簧压缩到最短时的弹性势能 (2)由动能定理研究上升的最大高度位置求解. (3)物块M最终停止在水平面上,对于运动的全过程,由动能定理求解. 【解析】 (1)物块M从斜面顶端A运动到弹簧压缩到最短,由动能定理得 mgh-μmgcosθ-Ep=0 Ep=mgh-μmgcosθ=10J (2)设物块M第一次弹回,上升的最大高度为H, 由动能定理得: mg(h-H)-μmgcos=0 H=h-μgcos=0.5m (3)物块M最终停止在水平面上,对于运动的全过程,由动能定理得 mgh-μmgcosθ•l=0 物块M在斜面上下滑过程中的总路程l==2.67m 答:(1)弹簧压缩到最短时的弹性势能是10J (2)若物块M能够被弹回到斜面上,则它能够上升的最大高度是0.5m (3)物块M在斜面上下滑过程中的总路程是2.67m
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考点分析:
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(1)用水平恒力F作用的最长时间;
(2)水平恒力F做功的最大值.
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航天宇航员在月球表面完成了如下实验:如图所示,在月球表面固定一竖直光滑圆形轨道,在轨道内的最低点,放一可视为质点的小球,当给小球水平初速度v时,小球刚好能在竖直面内做完整的圆周运动.已知引力常量为G,圆形轨道半径为r,月球的半径为R.求:
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一物理兴趣小组利用学校实验室的数字实验系统探究物体作圆周运动时向心力与角速度、半径的关系.
实验序号12345678
F/N2.421.901.430.970.760.500.230.06
ω/rad•s-128.825.722.018.015.913.08.54.3
(1)首先,他们让一砝码做半径r为0.08m的圆周运动,数字实验系统通过测量和计算得到若干组向心力F和对应的角速度ω(如下表),并且根据表中的数据在图甲上绘出F-ω的关系图象   
(2)通过对图象的观察,兴趣小组的同学猜测F与ω2成正比.你认为,可以通过进一步的转换,通过绘出    关系图象来确定他们的猜测是否正确.
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(3)在证实了F∝ω2之后,他们将砝码做圆周运动的半径r再分别调整为0.04m、0.12m,又得到了两条F-ω图象,他们将三次实验得到的图象放在一个坐标系中,如图乙所示.通过对三条图象的比较、分析、讨论,他们得出F∝r的结论,你认为他们的依据是:   
(4)通过上述实验,他们得出:做圆周运动的物体受到的向心力F与角速度ω、半径r的数学关系式是F=kω2r,其中比例系数k的大小为    ,单位是    查看答案
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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