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(16分)如图所示,ABDO是处于竖直平面内的光滑轨道,AB是半径R=15m的四...

(16分)如图所示,ABDO是处于竖直平面内的光滑轨道,AB是半径R=15m的四分之一圆周轨道,半径OA处于水平位置,BDO是直径为15m的半圆轨道,D为BDO轨道的中央,一个小球P从A点的正上方距水平半径OA高H处自由落下,沿竖直平面内的轨道通过D点时对轨道的压力等于其重力的满分5 manfen5.com倍,试求:

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⑴高度H的大小;

⑵讨论此球能否到达BDO轨道的O点,并说明理由;

⑶小球沿轨道运动后再次落到轨道上的速度的大小和方向。

 

 ⑴H=10m;⑵能到达O点;⑶v=17.3m/s,方向与水平方向成夹角θ=arctan 【解析】 试题分析:⑴设小球通过D点时的速度为vD,此时轨道对小球的弹力提供了小球做圆周运动的向心力,根据牛顿第二定律有:=         ① 小球从P点运动至D点的过程中,根据动能定理有:mg(H+)=-0          ② 由①②式联立解得:H==10m            ③ ⑵设小球能沿圆轨道运动至O点,速度为v0,根据动能定理有:mgH=-0           ④ 由③④式联立解得:v0==m/s             ⑤ 假设小球恰好通过圆轨道最高点O的速度为vC,根据牛顿第二定律有:mg=    解得:vC==m/s<m/s,所以,小球能够到达BDO轨道的O点 ⑶小球通过O点后做平抛运动,设经过时间t落到AB圆弧轨道上,根据平抛运动规律可知,小球在水平方向通过的位移为:x=v0t          ⑥ 在竖直方向通过的位移为:y=           ⑦ 显然x、y满足圆轨迹方程:x2+y2=R2             ⑧ 由⑤⑥⑦⑧式联立,并代入数据解得:t=1s  所以小球再次落到轨道上的速度大小为:v==m/s=17.3m/s 方向与水平方向间的夹角为:θ=arctan=arctan 考点:本题主要考查了平抛运动规律、圆周运动向心力、牛顿第二定律、动能定理(或机械能守恒定律)的应用问题,属于中档偏高题。
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考点分析:
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(15分)在一次国际城市运动会中,要求运动员从高为H的平台上A点,由静止出发,沿着动摩擦因数为μ的滑道向下运动到B点后水平滑出,最后落在水池中,如图所示,设滑道的水平距离为L,B点的高度h可由运动员自由调节(取g=10m/s2),求:

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⑴运动员到达B点的速度与高度h的关系;

⑵运动员要达到最大水平运动距离,B点的高度h应调为多大?对应的最大水平距离smax为多少?

⑶若图中H=4m,L=5m,动摩擦因数μ=0.2,则水平运动距离要达到7m,h值应为多少?

 

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(14分)如图所示,质量M=满分5 manfen5.comkg的木块A套在水平杆上,并用轻绳将木块A与质量m=满分5 manfen5.comkg的小球相连,今用跟水平方向成α=30°角的力F=满分5 manfen5.comN,拉着球带动木块一起向右匀速运动,运动中M、m相对位置保持不变,取g=10m/s2,求:

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⑴作出物体M和m的受力分析图;

⑵运动过程中轻绳与水平方向的夹角θ;

⑶木块与水平杆间的动摩擦因数μ。

 

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(13分)一物块以一定的初速度沿足够长斜面向上滑出,利用速度传感器可以在计算机屏幕上得到其速度随时间的变化关系图象如图所示,重力加速度g=10m/s2.求:

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⑴物块上滑和下滑的加速度a1、a2

⑵物块向上滑行的最大距离s;

⑶斜面的倾角θ及物块与斜面间的动摩擦因数μ。

 

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(9分)某实验小组利用如图所示的实验装置来验证钩码和滑块所组成的系统机械能守恒。

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⑴实验前需要调整气垫导轨底座使之水平,利用现有器材如何判断导轨是否水平?

                                                                                      

⑵已知遮光条的宽度d=0.52cm,实验时将滑块从图示位置由静止释放,由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间t=1.2×102s,则滑块经过光电门时的瞬时速度是        m/s,在本次实验中还需要测量的物理量有:钩码的质量m、                    (文字说明并用相应的字母表示)。

⑶本实验通过比较                    在实验误差允许的范围内相等(用测量的物理量符号表示,重力加速度g为已知),从而验证了系统的机械能守恒。

 

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(10分)在探究物体运动加速度与外力关系的实验中:

⑴某些同学不能得到当小车的质量一定时加速度a与作用力F成正比的正确图线,而是得出下列图线,请分别说出得到图中A、B、C三种图线的原因:

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得到A图的原因是:                                                                     

得到B图的原因是:                                                                    

得到C图的原因是:                                                                    

⑵某同学在接通电源进行实验之前,将实验器材组装如图所示,请你指出该装置中的错误或不妥之处(只要指出两处错误或不妥之处)                                                                    

                                                                                          

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⑶如下图为某同学实验中获得的一条纸带,A、B、C、D是纸带上四个计数点,每两个相邻计数点有四个点没有画出,从图中读出A、B两点间距s=         cm,C点对应的速度是vC         m/s,加速度是a=         m/s2(计算结果保留两位有效数字)。

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