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如图所示,四分之一圆轨道OA与水平轨道AB相切,它们与另一水平轨道CD在同一竖直...

manfen5.com 满分网如图所示,四分之一圆轨道OA与水平轨道AB相切,它们与另一水平轨道CD在同一竖直面内,圆轨道OA的半径R=0.45m,水平轨道AB长S1=3m,OA与AB均光滑.一滑块从O点由静止释放,当滑块经过A点时,静止在CD上的小车在F=1.6N的水平恒力作用下启动,运动一段时间后撤去力F.当小车在CD上运动了S2=3.28m时速度v=2.4m/s,此时滑块恰好落入小车中,已知小车质量M=0.2kg,与CD间的动摩擦因数μ=0.4.(取g=10m/s2)求
(1)恒力F的作用时间t.
(2)AB与CD的高度差h.
(1)对CD段由动能定理、牛顿第二定律及位移和时间关系式联立可求得F作用的时间; (2)撤去F后小车做匀减速运动,小球先作圆周运动,再离开B后做平抛运动,两者相遇所经历的时间相同,则由小车的运动时间可求得小物体平抛的时间,则可求得物体下落的高度. 【解析】 (Ⅰ)设小车在轨道CD上加速的距离为s,由动能定理得 Fs-μMgs2=Mv2;① 设小车在轨道CD上做加带运动时的加速度为a,由牛顿运动定律得 F-μMg=Ma② s=at2③ 联立①②③式,代入数据得t=1s    ④ 恒力的作用时间为1s. (2)设小车在轨道CD上做加速运动的末速度为v′,撤去力F后小车做减速运动时的加速度为a'减速时间为t',由牛顿运动定律得 v'=at  ⑤ -μMg=Ma'⑥ v=v'+a't'⑦ 设滑块的质量为m,运动到A点的速度为vt,由动能定理得mgR=mvt2  ⑧ 设滑块由A点运动到B点的时间为t1,由运动学公式得s1=vtt1⑨ 设滑块做平抛运动的时间为t1'则t1'=t+t'-t1⑩ 由平抛规律得h=gt2 联立②④⑤⑥⑦⑧⑨⑩式,代入数据得 h=0.8m. 高度差为0.8m.
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考点分析:
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(2)改变瓶中水的质量重复实验,确定加速度a与弹簧秤示数F1的关系.下列图象能表示该同学实验结果的是______manfen5.com 满分网
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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