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一轻质细绳一端系一质量为m=0.05kg的小球A,另一端挂在光滑水平轴O 上,O...

一轻质细绳一端系一质量为m=0.05kg的小球A,另一端挂在光滑水平轴O 上,O到小球的距离为L=0.1m,小球跟水平面接触,但无相互作用,在球的两侧等距离处分别固定一个光滑的斜面和一个挡板,斜面与水平面平滑连接,如图所示,水平距离s=2m.现有一小滑块B,质量也为m,从斜面上滑下,与小球碰撞时交换速度,与挡板碰撞不损失机械能,与水平面间的动摩擦因数为μ=0.25.若不计空气阻力,并将滑块和小球都视为质点,g取10m/s2,试问:

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(1)若滑块B从斜面某一高度h处滑下与小球第一次碰撞后,使小球恰好在竖直平面内做圆周运动,求此高度h;

(2)若滑块B从h=5m处滑下,求滑块B与小球A第一次碰后瞬间绳子对小球的拉力;

(3)若滑块B从h=5m 处下滑与小球A碰撞后,小球在竖直平面内做圆周运动,求小球做完整圆周运动的次数n.

 

(1)0.5m;(2)48N;(3)10 【解析】 试题分析:(1)小球刚能完成一次完整的圆周运动,它到最高点的速度为v0,在最高点,仅有重力充当向心力,则有:          (1分)           ① 在小球从h处运动到最高点的过程中,机械能守恒,则有:   (2分)           ② 解上式有h=0.5m      (1分) (2)若滑块从=5m处下滑到将要与小球碰撞时速度为,则有                ③   (1分) 滑块与小球碰后的瞬间,同理滑块静止,小球以的速度开始作圆周运动,绳的拉力T和重力的合力充当向心力,则有    (1分)   ④   解④式得:       T=48N     (1分) (3)滑块和小球第一次碰撞后,每在平面上经s路程后再次碰撞,则 (2分) 解得:n=10次      (1分) 考点:机械能守恒定律、圆周运动、动能定理
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考点分析:
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如图甲所示,静电除尘装置中有一长为L、宽为b、高为d的矩形通道,其前、后面板使用绝缘材料,上、下面板使用金属材料.图乙是装置的截面图,上、下两板与电压恒定的高压直流电源相连.质量为m、电荷量为-q、分布均匀的尘埃以水平速度v0进入矩形通道,当带负电的尘埃碰到下板后其所带电荷被中和,同时被收集.通过调整两板间距d可以改变收集效率η.当d=d0时,η为81%(即离下板0.81d0范围内的尘埃能够被收集).不计尘埃的重力及尘埃之间的相互作用.

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求:(1)求收集效率为100%时,两板间距的最大值dm

(2)求收集效率η与两板间距d的函数关系.

 

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如图所示,质量m=1kg的小球穿在长L=1.6m的斜杆上,斜杆与水平方向成α=37°角,斜杆固定不动,小球与斜杆间的动摩擦因数μ=0.75.小球受水平向左的拉力F=1N,从斜杆的顶端由静止开始下滑(sin37°=0.6,cos37°=0.8).

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试求:(1)小球运动的加速度大小;

(2)小球运动到斜杆底端时的速度大小.

 

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 如图所示,一质点做平抛运动先后经过A、B两点,到达A点时速度方向与水平方向的夹角为30°,到达B点时速度方向与水平方向的夹角为60°.

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(1)求质点在A、B位置的竖直分速度大小之比;

(2)设质点的位移sAB与水平方向的夹角为θ,求tan θ的值.

 

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如图甲所示,是某同学验证动能定理的实验装置.其步骤如下:

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a.易拉罐内盛上适量细沙,用轻绳通过滑轮连接在小车上,小车连接纸带.合理调整木板倾角,让小车沿木板匀速下滑.

b.取下轻绳和易拉罐,测出易拉罐和细沙的质量m及小车质量M.

c.取下细绳和易拉罐后,换一条纸带,让小车由静止释放,打出的纸带如图乙(中间部分未画出),O为打下的第一点.已知打点计时器的打点频率为f,重力加速度为g.

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(1)步骤c中小车所受的合外力为       

(2)为验证从O→C过程中小车合外力做功与小车动能变化的关系,测出BD间的距离为x0,OC间距离为x1,则C点的速度为        .需要验证的关系式为                                 (用所测物理量的符号表示).

 

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某同学利用竖直上抛小球的频闪照片验证机械能守恒定律.频闪仪每隔0.05s闪光一次,图中所标数据为实际距离,该同学通过计算得到不同时刻的速度如下表(当地重力加速度g取9.8m/s2,小球质量m=0.200kg,结果均保留三位有效数字):

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时刻

t2

t3

t4

t5

速度(m/s)

5.59

5.08

4.58

 

(1)由频闪照片上的数据计算t5时刻小球的速度v5=        m/s.

(2)从t2到t5时间内,重力势能增加量ΔEp=        J,动能减少量ΔEk=        J.

(3)在误差允许的范围内,若ΔEp与ΔEk近似相等,从而验证了机械能守恒定律.由上述计算得ΔEp不完全等于ΔEk,造成这种结果的主要原因是           

 

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