(12分)如图,质量分别为2m和m的A、B两物体通过轻质细线绕过光滑滑轮.弹簧下端与地面相连,上端与B连接, A放在斜面上,斜面光滑.开始时用手控住A,使细线刚好拉直,但无拉力,此时弹簧弹性势能为EP.滑轮左侧细线竖直,右侧细线与斜面平行.释放A后它沿斜面下滑,当弹簧刚好恢复原长时,B获得最大速度.重力加速度为g,求:
(1)斜面倾角α;
(2)刚释放A时,A的加速度;
(3)B的最大速度vm.
(12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位置坐标多少?
(10分)半径R = 40cm竖直放置的光滑圆轨道与水平直轨道相连接如图所示。质量m = 50g的小球A以一定的初速度由直轨道向左运动,并沿圆轨道的内壁冲上去。如果小球A经过N点时的速度v1= 6m/s,小球A经过轨道最高点M后作平抛运动,平抛的水平距离为1.6m,(g=10m/s2)。求:
(1)小球经过最高点M时速度多大;
(2)小球经过最高点M时对轨道的压力多大;
(3)小球从N点滑到轨道最高点M的过程中克服摩擦力做的功是多少。
(10分)如图所示,某人距离墙壁10m起跑,向着墙壁冲去,挨上墙之后立即返回。设起跑的加速度为4 m/s2,运动过程中的最大速度为4 m/s,快到达墙根时需减速到零,不能与墙壁相撞。减速的加速度为8 m/s2,求该人到达墙壁需要的时间为多少?
(8分)图为测量物块与水平桌面之间动摩擦因数的实验装置示意图.实验步骤如下:
①用天平测量物块和遮光片的总质量M、重物的质量m;用游标卡尺测量遮光片的宽度d;用米尺测量两光电门之间的距离s;
②调整轻滑轮,使细线水平;
③让物块从光电门A的左侧由静止释放,用数字毫秒计分别测出遮光片经过光电门A和光电门B所用的时间ΔtA和ΔtB,求出加速度a;
④多次重复步骤③,求a的平均值;
⑤根据上述实验数据求出动摩擦因数μ.
回答下列问题:
(1)测量d时,某次游标卡尺(主尺的最小分度为1 mm)的示数如图所示,其读数为________cm.
(2)物块的加速度a可用d、s、ΔtA和ΔtB表示为a=__________.
(3)动摩擦因数μ可用M、m、和重力加速度g表示为μ=____ ____.
(4)如果细线没有调整到水平,由此引起的误差属于________(填“偶然误差”或“系统误差”).
(8分)图示装置可用来验证机械能守恒定律。摆锤A拴在长L的轻绳一端,另一端固定在O点,在A上放一个小铁片,现将摆锤拉起,使绳偏离竖直方向成θ角时由静止开始释放摆锤,当其到达最低位置时,受到竖直挡板P阻挡而停止运动,之后铁片将飞离摆锤而做平抛运动。
(1)为了验证摆锤在运动中机械能守恒,必须求出摆锤在最低点的速度。若测得摆锤遇到挡板之后铁片的水平位移s和竖直下落高度h,则根据测得的物理量表示摆锤在最低点的速度v= 。
(2)根据巳知的和测得的物理量,写出摆锤在运动中机械能守恒的关系式s2= 。
(3)改变绳偏离竖直方向的角θ的大小,测出对应摆锤遇到挡板之后铁片的水平位移s,若以s2为纵轴,则应以___________(填“θ”“cosθ”或“sinθ”)为横轴,通过描点作出的图线是一条直线,该直线的斜率k0=____________(用已知的和测得的物理量表示)。