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如图所示,B的质量为2m,半径为R的光滑半球形碗,放在光滑的水平桌面.A是质量为...

如图所示,B的质量为2m,半径为R的光滑半球形碗,放在光滑的水平桌面.A是质量为m的细长直杆,被固定的光滑套杆D约束在竖直方向上,A可以自由上下运动,物块C的质量是m,紧靠半球形碗放置.初始时A杆被握住,使其下端正好与碗的半球面的上边缘接触.然后从静止开始释放A,则A、B、C便开始运动.求
(1)当长直杆A的下端运动到碗的最低点时,长直杆A的速度和B、C的速度?
(2)当长直杆A的下端运动到距半球形碗的最低点manfen5.com 满分网处,长直杆A的速度和B、C的速度?

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(1)长直杆的下端运动到碗内的最低点时vB=vC,由系统的机械能守恒即可求解; (2)此题长直杆可没有越过最低点,也可能越过了最低点,分两种情况讨论.A滑到最低点前,对B始终存在弹力,有向右的水平分量,根据系统的机械能守恒和A、B速度关系列式求解;当长直杆越过最低点后,B和C分离,再由机械能守恒列式求解. 【解析】 (1)长直杆的下端运动到碗的最低点时,长直杆在竖直方向的速度为0,而B、C沿水平方向运动,设速度为vB=vC=v.由机械能守恒定律得    mgR=•3mv2 解得,vB=vC=v= (2)A滑到最低点前,对B始终存在弹力,有向右的水平分量,故在此之前,BC共同加速不分离.    设A沿竖直方向运动,速度为vA,B、C沿水平方向运动,速度为vB=vC,且A杆的位置用θ表示,θ为碗面的球 心O至A杆下端与球面接触点的连线方向与竖直方向的夹角. vA,vB的速度矢量图如图中平行四边形所示,由图得    vB=vAcotθ 由机械能守恒得 mgR=++ 解得 vA=,vB=vC= 当滑到处时,θ=60°,则得vA=,vB=vC=    当长直杆越过最低点后,B和C分离,长直杆的下端上升到所能达到的最高点时,长直杆在竖直方向上的速度为零.   则有 =mgh,h=R 则到处A和B机械能守恒,则得   =mg++ 又vB′=vA′cotθ 解得 vA′=,vB′=,vC′= 答: (1)当长直杆A的下端运动到碗的最低点时,长直杆A的速度,B、C的速度均为. (2)当长直杆A的下端运动到距半球形碗的最低点处,当长直杆越过最低点前时,长直杆A、B、C的速度分别为,,;当长直杆越过最低点后,分别为,,.
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考点分析:
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已知万有引力常量G,地球半径R,月球与地球间距离r,同步卫星距地面的高度h,月球绕地球的运转周期T1,地球自转周期
T2,地球表面的重力加速度g.某同学根据以上条件,提出一种估算地球质量M的方法:
同步卫星绕地心做圆周运动,由manfen5.com 满分网manfen5.com 满分网
(1)请判断上面的结果是否正确,并说明理由.如不正确,请给出正确的解法和结果.
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(1)有水平风力与无风时相比较,小球在空中的飞行时间是否相同?如不相同,说明理由;如果相同,求出这段时间?
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用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律,实验所用的电源为学生电源,输出电压为6V的交流电和直流电两种.重锤从高处由静止开始落下,重锤上拖着的纸带通过电磁打点计时器打出一系列的点,对纸带上的点的痕迹进行测量,即可验证机械能守恒定律.
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(1)下面列举了该实验的几个操作步骤:
A.按照图示的装置安装器件;
B.将电磁打点计时器接到电源的交流输出端上;
C.用天平测量出重锤的质量;
D.先释放悬挂纸带的夹子,后接通电源开关打出-条纸带;
E.测量打出的纸带上某些点之间的距离;
F.根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能.
指出其中没有必要或不恰当的操作步骤是:(将其选项对应的字母填写在空行内)没有必要的操作步骤是:______不恰当的操作步骤是:______
(2)利用这个装置也可以测量重锤下落的加速度a的数值.如图所示,根据打出的纸带,选取纸带上打出的连续五个点A、B、C、D、E,测量出A点距起始点O距离为S,点A、C间的距离为S1,点C、E间的距离为S2,使用交流电的频率为f,则根据这些条件计算重锤下落的加速度a的表达式为:a=______
(3)在验证机械能守恒定律的实验中发现,重锤减少的重力势能总是大于重锤增加的动能,其原因主要是重锤下落过程中存在着阻力的作用.可以通过该实验装置测定该阻力的大小,若已知当地的重力加速度值是g,还需要测量的物理量是:______试用这些数据和纸带上的测量数据表示出重锤下落的过程中受到的平均阻力大小F为:F=______
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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