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如图,箱子A连同固定在箱子底部的竖直杆的总质量为M=10kg.箱子内部高度H=3...

如图,箱子A连同固定在箱子底部的竖直杆的总质量为M=10kg.箱子内部高度H=3.75m,杆长h=2.5m,另有一质量为m=2kg的小铁环B套在杆上,从杆的底部以v=10m/s的初速度开始向上运动,铁环B刚好能到达箱顶,不计空气阻力,g取10m/s2.求:
(1)在铁环沿着杆向上滑的过程中,所受到的摩擦力大小为多少?
(2)在给定的坐标中,画出铁环从箱底开始上升到第一次返回到箱底的过程中箱子对地面的压力随时间变化的图象(可写出简要推算步骤)
(3)若铁环与箱底每次碰撞都没有能量损失,求小环从开始运动到最终停止在箱底,所走过的总路程是多少?

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(1)对小铁环上升的过程运用动能定理即可求解; (2)第一次到达杆顶用时t1,速度为v1,第一次离开杆顶到返回杆顶用时t2,第一次滑到杆底速度为v2,在杆上滑下用时t3 根据运动学基本公式求出时间,再根据牛顿第二定律求出各时间段对应的压力,即可画图; (3)先求出小环能升到杆顶所需要的能量和小环第一次滑到杆底的机械能,判断是否能再次越过杆顶,再根据动能定理求出在杆上反复滑行的总路程即可求解. (1)对小铁环上升的过程运用动能定理得: -mgH-fs=0-mv2 解得:f=10N (2)第一次到达杆顶用时t1,速度为v1,第一次离开杆顶到返回杆顶用时t2, 第一次滑到杆底速度为v2,在杆上滑下用时t3 v1==5m/s t1==s t2==1s 由动能定理:mgH-fh=mv22 v2=5m/s t3==(-1)s=0.41s 图上画出 对0~s:N1=Mg-f=90N s~s:N2=Mg=100N s~(+)s:N3=Mg+f=110N 如下图所示; (2)小环能升到杆顶所需要的能量为: E=mgh+fh=2×10×2.5+10×2.5=75J 小环第一次滑到杆底的机械能为E2:E2=mv2-2fh=50J E2<E所以小环只能越过杆顶一次, 设小环在杆上反复滑行的总路程为s: 有动能定理得: fs= 解得:s=10m s总=2(H-h)+s=12.5m 答:(1)在铁环沿着杆向上滑的过程中,所受到的摩擦力大小为10N; (2)如图所示; (3)小环从开始运动到最终停止在箱底,所走过的总路程为12.5m.
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考点分析:
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如图所示,一位质量m=60kg参加“挑战极限”的业余选手,要越过一宽度为s=2.5m的水沟,跃上高为H=2.0m的平台,采用的方法是:人手握一根长L=3.25m的轻质弹性杆一端,从A点由静止开始匀加速助跑,至B点时,杆另一端抵在O点的阻挡物上,接着杆发生形变、同时脚蹬地,人被弹起,离地时重心高h=0.8m,到达最高点时杆处于竖直,人的重心在杆的顶端.运动过程中空气阻力可忽略不计.(取g=10m/s2
(1)第一次试跳,人恰能到达最高点,则人在B点离开地面时的速度v1是多少?
(2)第二次试跳,人在最高点放开杆水平飞出,在空中作抛物线运动(水平方向为匀速,竖直方向为自由下落)恰好趴落到平台边缘,则人在最高点飞出时速度v2至少多大?
(3)设在第二次试跳中,人跑到B点时速度大小为vB=8m/s,求人在B点蹬地弹起瞬间,至少应做多少功?

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(1)平板所受的重力的力矩;
(2)小物体运动到距B端多远恰能使平板翻转?
(3)若要保证平板不翻倒,给物体的初速度v不能超过多大?
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两个完全相同的物块a、b质量为m=0.8kg,在水平面上以相同的初速度从同一位置开始运动,图中的两条直线表示物体受到水平拉力F作用和不受拉力作用的v-t图象,求:
(1)物体a受到的摩擦力大小;
(2)物块b所受拉力F的大小;
(3)8s末a、b间的距离.

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如图为利用气垫导轨(滑块在该导轨上运动时所受阻力可忽略)“验证机械能守恒定律”的实验装置,完成以下填空.
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实验步骤如下:
①将气垫导轨放在水平桌面上,桌面高度不低于1m,将导轨调至水平.
②测出挡光条的宽度l和两光电门中心之间的距离s.
③将滑块移至光电门1左侧某处,待砝码静止不动时,释放滑块,要求砝码落地前挡光条已通过光电门2.
④读出滑块分别通过光电门1和光电门2时的挡光时间△t1和△t2
⑤用天平称出滑块和挡光条的总质量M,再称出托盘和砝码的总质量m.
⑥滑块通过光电门1和光电门2时,可以确定系统(包括滑块、挡光条、托盘和砝码)的总动能分别为Ek1=______和Ek2=______
⑦在滑块从光电门1运动到光电门2的过程中,系统势能的减少△Ep=______.(重力加速度为g)
⑧如果满足关系式______,则可认为验证了机械能守恒定律.
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在“用DIS研究加速度与力的关系”的学生实验中,实验装置图如下所示.
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(1)本实验采用了______传感器(填写传感器种类).
(2)(多选)两位同学通过实验数据画出a-F图象(如图a、b所示),下列说法中正确的是______
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A.出现图a的主要原因可能是实验时轨道倾斜较大
B.出现图a的主要原因可能是小车和轨道间的摩擦力较大
C.出现图b的主要原因可能是实验时轨道倾斜较大
D.出现图b的主要原因可能是小车和轨道间的摩擦力较大.
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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