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过山车是游乐场中常见的设施。如图是一种过山车的简易模型,它由水平轨道和在竖直平面内半径R= 2.0m的圆形轨道组成,B、C分别是圆形轨道的最低点和最高点。一个质量为m=1.0kg的小滑块(可视为质点),从轨道的左侧A点以v0= 12m/s的初速度沿轨道向右运动,A、B间距L= 11.5m。小滑块与水平轨道间的动摩擦因数满分5 manfen5.com。圆形轨道是光滑的,水平轨道足够长。取重力加速度g=10m/s2。求:

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(1)滑块经过B点时的速度大小满分5 manfen5.com;

(2)滑块经过C点时受到轨道的作用力大小F

(3)滑块最终停留点D(图中未画出)与起点A的距离d

 

(1)11m/s;(2)10.5N;(3)72m 【解析】 试题分析: 从A到B,根据动能定理得:−μmgL=① 代入数据解得:vB=11m/s (2)从B到C,根据机械能守恒得:; 小滑块在最高点受到重力mg和轨道对它的作用力F,根据牛顿第二定律有: 代入数据解得:F=10.5N; (3)小滑块在整个运动的过程中,摩擦力做功与小滑块动能的变化. 得:−μmgx=0−得:x=72m; 考点:动能定理;牛顿第二定律;机械能守恒定律  
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考点分析:
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一辆汽车的质量是5×10满分5 manfen5.comkg,发动机的额定功率为60kW,汽车所受阻力恒为2000N,如果汽车从静止开始以2m/s满分5 manfen5.com的加速度做匀加速直线运动,功率达到最大后汽车又以额定功率运动了一段距离达到了最大速度,在整个过程中汽车运动了100m。下面是甲、乙两位同学关于此过程中汽车牵引力做功的解法:

甲同学的解法:满分5 manfen5.com         

W=Pt=6×10满分5 manfen5.com×10J=6×10满分5 manfen5.comJ   

乙同学的解法:F=ma+f=5×10满分5 manfen5.com×2+2000=1.2×10满分5 manfen5.comN   

W=Fs=1.2×10满分5 manfen5.com×100J=1.2×10满分5 manfen5.comJ   

请对上述两位同学的解法的正误做出判断并说明理由。若你认为两同学的解法都不正确,请给出你的解法。

 

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某颗人造地球卫星在距地面高度为h的圆形轨道上绕地球飞行,其运动可视为匀速圆周运动。已知地球半径为R,地面附近的重力加速度为g。

请推导:(1)卫星在圆形轨道上运行速度  (2)运行周期的表达式。

 

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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0.0500s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所示(当地重力加速度取9.80m/s2,小球质量m=0.200kg,计算结果保留三位有效数字):

时刻

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速度(m/s)

4.99

4.48

3.98

 

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(1)由频闪照片上的数据计算t5时刻小球的速度满分5 manfen5.com=__________m/s;

(2)从t2到t5时间内,重力势能增量满分5 manfen5.com=_________J,动能减少量满分5 manfen5.com=________J;

(3)在误差允许的范围内,若满分5 manfen5.com满分5 manfen5.com近似相等,从而验证了机械能守恒定律。造成满分5 manfen5.com满分5 manfen5.com不严格相等这种结果的主要原因是__________________。

 

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如图所示,A、B、C三点在同一匀强电场中,已知ACBC,ABC=30°,BC=20cm.把一个电荷量q=2×10-5C的正电荷从A移到B电场力做功为零,从B移到C克服电场力做功1.0×10-3J.则该电场的电场强度大小为_______V/m,方向为________.若把C点的电势规定为零则该电荷在B点电势能为        .

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在点电荷Q产生的电场中有a、b两点,相距为d,已知a点的场强大小为E,方向与ab连线夹角为30°,b点的场强方向与连线成120°角,如图所示,则该点电荷的电性为      b点的场强大小为_______,a、b两点______点电势高。

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