(13分)如图所示,是一传送装置,其中AB段粗糙,AB段长为L=1 m,动摩擦因数μ=0.5;BC、DEN段均可视为光滑,DEN是半径为r=0.5 m的半圆形轨道,其直径DN沿竖直方向,C位于DN竖直线上,CD间的距离恰能让小球自由通过。其中N点又与足够长的水平传送带的右端平滑对接,传送带以6m/s的速率沿顺时针方向匀速转动,小球与传送带之间的动摩擦因数也为0.5。左端竖直墙上固定有一轻质弹簧,现用一可视为质点的小球压缩弹簧至A点后由静止释放(小球和弹簧不粘连),小球刚好能沿圆弧DEN轨道滑下,而始终不脱离轨道。已知小球质量m=0.2 kg ,g 取10m/s2。
(1) 求小球到达D点时速度的大小及弹簧压缩至A点时所具有的弹性势能;
(2) 小球第一次滑上传送带后的减速过程中,在传送带上留下多长的痕迹?
(3) 如果希望小球能沿着半圆形轨道上下不断地来回运动,且始终不脱离轨道,则传送带的速度应满足什么要求?
(12分)图所示,在光滑的水平地面上有一个长为L,质量为的木板A,在木板的左端有一个质量为的小物体B,A、B之间的动摩擦因数为,当对B施加水平向右的力F作用时(设A、B间的最大静摩擦力大小与滑动摩擦力大小相等),
(1)若,则A、B 加速度分别为多大?
(2)若,则A、B 加速度分别为多大?
(3)在(2)的条件下,若力F作用时间t=3s,B刚好到达木板A的右端,则木板长L应为多少?
(10分)在竖直平面内,一根光滑金属杆弯成如图所示形状,相应的曲线方程为(单位:),式中。将一光滑小环套在该金属杆上,并从处以的初速度沿杆向下运动,取重力加速度。求
(1)当小环运动到时的速度大小;
(2)该小环最远能运动到的什么位置?
(7分)在一段限速为50 的平直道路上,一辆汽车遇紧急情况刹车,刹车后车轮在路面上滑动并留下12长笔直的刹车痕,如图所示。从监控录像中得知该车从刹车到停止的时间为2.0。请你根据上述数据计算该车刹车前的速度,并判断该车有没有超速行驶。
某探究学习小组的同学欲以如图装置中的滑块为对象验证“动能定理”,他们在实验室组装了一套如图所示的装置,另外他们还找到了打点计时器所用的学生电源、导线、复写纸、纸带、小木块、细沙、垫块等需要的东西。当滑块连接上纸带,用细线通过滑轮挂上空的小沙桶时,释放小桶,滑块处于静止状态。若你是小组中的一位成员,要完成该项实验,则:
(1)实验时为了保证滑块(质量为)受到的合力与沙和沙桶的总重力大小基本相等,实验时首先要做的步骤是 ,另外沙和沙桶的总质量应满足的实验条件是 。
(2)在(1)的基础上,某同学用天平称量滑块的质量。往沙桶中装入适量的细沙,用天平称出此时沙和沙桶的总质量。让沙桶带动滑块加速运动,用打点计时器记录其运动情况,在打点计时器打出的纸带上取两点,测出这两点的间距L和这两点的速度大小与(< )。则对滑块,本实验最终要验证的数学表达式为 (用题中的字母表示)。
(3)由于实验原理上的原因,上述数学表达式只能是近似成立,那么,此试验中真正成立的等式为 (仍用上述题中的字母表示)。
做以下四个学生分组实验:
A.验证力的平行四边形定则 B.验证牛顿第二定律
C.验证机械能守恒定律 D.探究动能定理
①必须用到天平的实验有
②需要用到打点计时器的实验有