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如图所示,质量mB=3.5kg的物体B通过一轻弹簧固连在地面上,弹簧的劲度系数k...

如图所示,质量mB=3.5kg的物体B通过一轻弹簧固连在地面上,弹簧的劲度系数k=100N/m.一轻绳一端与物体B连接,绕过无摩擦的两个轻质小定滑轮O1、O2后,另一端与套在光滑直杆顶端的、质量mA=1.6kg的小球A连接.已知直杆固定,杆长L为0.8m,且与水平面的夹角θ=37°.初始时使小球A静止不动,与A端相连的绳子保持水平,此时绳子中的张力F为45N.已知AO1=0.5m,重力加速度g取10m/s2,绳子不可伸长.现将小球A从静止释放,则:
(1)在释放小球A之前弹簧的形变量;
(2)若直线CO1与杆垂直,求物体A运动到C点的过程中绳子拉力对物体A所做的功;
(3)求小球A运动到底端D点时的速度.

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(1)释放A球前,系统处于静止状态,隔离物体B便可求出弹簧的弹力,进而由胡克定律求得弹簧的形变量 (2)小球运动到C点的过程中,绳的拉力为变力,应用动能定理求解变力的功,同时考虑A、B、弹簧组成的相互作用的系统机械能守恒 (3)A球的下降过程,A、B、弹簧组成的相互作用的系统机械能守恒,注意A、B的速度之间的牵连关系,列出机械能守恒的方程可解. 【解析】 (1)释放小球前,B处于静止状态,由于绳子拉力大于重力,故弹簧被拉伸,设弹簧形变量为x有: kx=F-mBg 所以,x=0.1m (2)对A球从顶点运动到C的过程应用动能定理得: W+mAgh=mA-0① 其中,h=cos37° 而=sin37°=0.3m 物体B下降的高度h′=-=0.2m② 由此可知,弹簧此时被压缩了0.1m,此时弹簧弹性势能与初状态相等,对于A、B、和弹簧组成的系统机械能守恒: mAgh+mBgh′=mA+mB③ 由题意知,小球A运动方向与绳垂直,此瞬间B物体速度vB=0④ 由①②③④得,W=7J (3)由题意知,杆长L=0.8m,故∠CDO1=θ=37° 故DO1=AO1,当A到达D时,弹簧弹性势能与初状态相等,物体B又回到原位置,在D点对A的速度沿平行于绳和垂直于绳两方向进行分解, 可得,平行于绳方向的速度即为B的速度,由几何关系得:=cos37°⑤ 对于整个下降过程由机械能守恒得:mAgLsin37°=mA+mB⑥ 由⑤⑥得:=2m/s 答:(1)弹簧形变量为0.1m (2)绳子拉力对物体A所做的功7J (3)小球A运动到底端D点时的速度为2m/s
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考点分析:
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(1)若小球下滑后做平抛运动正好击中木板的末端,则释放小球的高度h为多大?
(2)试推导小球下滑后做平抛运动第一次撞击木板时的动能Ek与它下滑高度h的关系表达式.

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我国通信卫星的研制始于70年代331卫星通信工程的实施,到1984年4月,我国第一颗同步通信卫星发射成功并投入使用,标志着我国通信卫星从研制转入实用阶段.现正在逐步建立同步卫星与“伽利略计划”等中低轨道卫星等构成的卫星通信系统.
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如图所示是某同学设计的“探究加速度a与物体所受合力F及质量m间关系”的实验.图(a)为实验装置简图,A为小车,B为打点计时器,C为装有砂的砂桶,D为一端带有定滑轮的长方形木板,实验中认为细绳对小车拉力F等于砂和砂桶总重力,小车运动加速度a可由纸带求得.(交流电的频率为50Hz)
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(1)图(b)为某次实验得到的纸带,实验数据如图,图中相邻计数点之间还有4个点未画出,由图中数据求出小车加速度值为______m/s2;(保留三位有效数字)
(2)保持砂和砂桶质量不变,改变小车质量m,分别得到小车加速度a与质量m及对应的manfen5.com 满分网数据如表中所示,根据表中数据,为直观反映F不变时a与m的关系,请在坐标纸中选择恰当物理量建立坐标系并作出图线______;从图线中得到F不变时小车加速度a与质量m间定量关系是______
次数12345678
小车加速度
a/m•s-2
1.901.721.491.251.000.750.500.30
小车质量m/kg0.250.290.330.400.500.711.001.67
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(3)保持小车质量不变,改变砂和砂桶质量,该同学根据实验数据作出了加速度a与合力F图线如图(d),该图线不通过原点,明显超出偶然误差范围,其主要原因是______
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(4)若实验中将小车换成滑块,将木板水平放置可测出滑块与木板间的动摩擦因数μ.要测出动摩擦因数μ,需要测量的物理量有;实验测得的动摩擦因数μ比真实值______(填“偏大”或“偏小”).
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A.物块受到的摩擦力对物块做的功与小车受到的摩擦力对小车做功的代数和为零
B.整个过程物块和小车增加的机械能为F(s+l)
C.整个过程物块和小车间摩擦生热为fl
D.小车的末动能为fs
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如图所示,长为L的轻绳一端固定在O点,另一端系一小球(可视为质点),小球在竖直平面内做逆时针方向的圆周运动,不计空气阻力.已知某次小球运动过程中通过传感器测得轻绳拉力T和竖直方向OP的夹角θ的关系满足T=b+bcosθ,b为已知的常数,当地重力加速度为g.则由此可知小球的质量为( )
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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