(18分)如图所示,一质量为M=5.0kg,长度L=4m的平板车静止在水平地面上,距离平板车右侧S=16.5m处有一固定障碍物.障碍物上固定有一电动机A。另一质量为m=2.0kg可视为质点的滑块,以v0=8m/s的水平初速度从左端滑上平板车,同时电动机A对平板车施加一水平向右、大小为22.5N的恒力F.1s后电动机A突然将功率变为P=52.5w并保持不变,直到平板车碰到障碍物停止运动时,电动机A也同时关闭。滑块沿水平飞离平板车后,恰能无碰撞地沿圆弧切线从B点滑入光滑竖直圆弧轨道,并沿轨道下滑.已知平板车间与滑块的动摩擦因数μ1=0.5,平板车与地面的动摩擦因数μ2=0.25,圆弧半径为R=1.0m,圆弧所对的圆心角∠BOD=θ=1060,g取10m/s2,sin53°=0.8,cos53°=0.6,不计空气阻力,求:
(1)0 1s时间内,滑块相对小车运动的位移x;
(2)电动机A做功W;
(3)滑块运动到圆弧轨道最低点C时对轨道压力的大小FN.
(15分)研究表明,一般人的刹车反应时间(即图甲中“反应过程”所用时间)t0=0.4s,但饮酒会导致反应时间延长,在某次试验中,一质量为50kg的志愿者少量饮酒后驾车以v0=72km/h的速度在试验场的水平路面上匀速行驶,从发现情况到汽车停止,行驶距离L=39m。减速过程中汽车位移x与速度v的关系曲线如图乙所示,此过程可视为匀变速直线运动。取重力加速度的大小g=10m/s2。求:
(1)减速过程汽车加速度的大小及所用时间;
(2)饮酒使志愿者比一般人正常时迟缓的时间;
(3)从发现情况到汽车停止的过程,汽车对志愿者所做的功。
(10分)用如题图所示的实验装置验证牛顿第二定律。
①下列做法正确的是____________(填字母代号)
A.调节滑轮的高度,使牵引小车的细绳与长木板保持平行
B.在调节木板倾斜度平衡小车受到的滑动摩擦力时,将装有砂的砂桶通过定滑轮拴在小车上
C.实验时,先放开小车再接通打点计时器的电源
D.通过增减小车上的砝码改变质量时,不需要再次调节木板倾斜度
②甲、乙两同学在同一实验室,各取一套如图所示的装置放在水平桌面上,小车上均不放砝码,在没有平衡摩擦力的情况下,研究加速度a与拉力F的关系,分别得到题图3中甲、乙两条直线.设甲、乙用的小车质量分别为m甲、m乙,甲、乙用的小车与木板间的动摩擦因数分别为μ甲,μ乙,由图可知,
m甲 m乙、μ甲 μ乙。(选填“大于”、“小于”或“等于”).
③甲同学在纠正了疏漏之处后,保持小车的质量M不变,改变砂桶与砂的总重力F,多次实验,根据得到的数据,在a F图象中描点(如题图4所示)。结果发现右侧若干个点明显偏离直线,造成此误差的主要原因是 。若不断增加砂桶中砂的质量,a F图象中各点连成的曲线将不断延伸,加速度的趋向值为 。
(6分)在一次课外活动中,某同学用图甲所示装置测量放在水平光滑桌面上铁块A与金属板B间的动摩擦因数。已知铁块A的质量mA=1kg,金属板B的质量mB=0.5kg。用水平力F向左拉金属板B,使其向左运动,当系统稳定时弹簧秤的示数如图甲所示,则A、B间的摩擦力Ff=_______N,A、B间的动摩擦因数μ= 。(g取10m/s2)。该同学还将纸带连接在金属板B的后面,通过打点计时器连续打下一系列的点,测量结果如图乙所示,图中各计数点间的时间间隔为0.1s,可求得拉金属板的水平力F= N
如图甲所示,一固定在地面上的足够长斜面,倾角为37°,物体A放在斜面底端挡板处,通过不可伸长的轻质绳跨过光滑轻质滑轮与物体B相连接,B的质量M=1kg,绳绷直时B离地面有一定高度。在t=0时刻,无初速度释放B,由固定在A上的速度传感器得到的数据绘出的A沿斜面向上运动的v t图象如图乙所示,若B落地后不反弹,g取10 m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8,则下列说法正确的是( )
A.物体A开始下滑的加速度为8m/s2
B.物体A沿斜面向上运动的过程中,绳的拉力对A做的功W=3J
C.0.25 s时物体A的重力的瞬时功率3W
D.物体A从底端开始运动到再次返回到底端过程克服摩擦力做功等于物体A的机械能减少
如图所示,左右带有固定挡板、上表面光滑的长木板放在水平桌面上。一质量M=1.0kg的物体A右端与一轻弹簧连接,弹簧右端固定在长木板的右挡板,上面放一质量m=0.5kg的铁块B。长木板静止时弹簧对物体A的压力为3N,物体A与铁块之间的动摩擦因数μ=0.5,现使木板以4m/s2的加速度向左沿水平方向做匀加速运动,当系统稳定时( )
A.物体A受到5个力的作用
B.物体A对左侧挡板的压力等于3N
C.运动过程中弹簧的最大形变量是最小形变量的2倍
D.弹簧弹性势能的减少等于A物体动能的增加