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(18分)如图甲所示为某工厂将生产工件装车的流水线原理示意图。AB段是一光滑曲面...

(18分)如图甲所示为某工厂将生产工件装车的流水线原理示意图。AB段是一光滑曲面,A距离水平段BC的高为H=1.25m,水平段BC使用水平传送带装置传送工件,已知BC长L=3m,传送带与工件(可视为质点)间的动摩擦因数为μ=0.4,皮带轮的半径为R=0.1m,其上部距车厢底面的高度h=0.45m。让质量m=1kg的工件由静止开始从A点下滑,经过B点的拐角处无机械能损失。通过调整皮带轮(不打滑)的转动角速度ω可使工件经C点抛出后落在固定车厢中的不同位置,取g=10m/s2。求:

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(1)当皮带轮静止时,工件运动到点C时的速度为多大?

(2)皮带轮以ω1=20rad/s逆时针方向匀速转动,在工件运动到C点的过程中因摩擦而产生的内能是多少?

(3)设工件在车厢底部的落点到C点的水平距离为s,在图乙中定量画出s随皮带轮角速度ω变化关系的s-ω图象。(规定皮带轮顺时针方向转动时ω取正值,该问不需要写出计算过程)

 

(1)1m/s;(2)20J;(3)见解析。 【解析】 试题分析:(1)当皮带轮静止时,工件从A到C过程,由动能定理有: 代入数值解得:vC=1m/s (2)对工件从A至B过程,由动能定理得: 代入数值解得:vB=5m/s 当皮带轮以ω1=20rad/s逆时针方向匀速转动时,工件从B至C的过程中一直做匀减速运动,μmg=ma 设速度减至vC历时为t,则vB-vC=at 工件对地位移s工=L 皮带轮速度v1=Rω1=2m/s 传送带对地位移s带=v1t 工件相对传送带的位移s相=s工+s带 由功能关系可知:因摩擦而产生的内能Q摩=μmgs相 解得Q摩=20J (3)水平距离s随皮带轮角速度ω变化关系的s-ω图象如图所示 考点:动能定理;能量守恒定律;牛顿第二定律。 【名师点睛】此题是一道力学综合题,主要考查动能定理、能量守恒定律以及牛顿第二定律的应用问题;关键是搞清物体运动的物理过程,选取合适的物理规律解答;此题是一道较难的题目,意在考查学生综合分析问题的能力.  
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(14分)如图所示,“神舟”十号宇宙飞船控制中心的大屏幕上出现的一幅卫星运行轨迹图,它记录了飞船在地球表面垂直投影的位置变化;图中表示在一段时间内飞船绕地球圆周飞行四圈,依次飞经中国和太平洋地区的四次轨迹①、②、③、④,图中分别标出了各地点的经纬度(如:在轨迹①通过赤道时的经度为西经157.5°,绕行一圈后轨迹②再次经过赤道时经度为180°……),若地球质量为M,地球半径为R,万有引力恒量为G 。请完成以下问题:

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①飞船轨道平面与赤道平面的夹角为               

②飞船绕地球运行的周期(写出分析原因及计算过程)

③飞船运行轨道距地球表面的高度(写出计算过程)。

 

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(9分)某同学利用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律。

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(1)请指出该同学在实验操作中存在的错误:                   

(2)若所用交流电的频率为50Hz,该同学经正确操作得到如图所示的纸带,把第一个点记做O,第一、第二点间的距离约为2mm,另选连续的4个点A、B、C、D作为测量的点,且 A、B、C、D各点到O点的距离分别为12.29cm、15.55cm、19.20cm、23.23cm。根据以上数据知,从O点到C点,重物的重力势能的减少量等于________J,动能的增加量等于________J。(已知所用重物的质量为1.00kg,当地重力加速度g=9.80m/s2,取三位有效数字)

(3)重力势能的减少量     动能的增加量(填“大于”、“等于”、“小于”)的原因是           

 

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(6分)为验证动能定理,某同学设计了如下实验.将一长直木板一端垫起,另一端侧面装一速度传感器,让小滑块由静止从木板h高处(从传感器所在平面算起)自由滑下至速度传感器时,读出滑块经此处时的速度v,如图所示。多次改变滑块的下滑高度h(斜面的倾角不变),

对应的速度值记录在表中:

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下滑高度h/m

0.10

0.20

0.30

0.40

0.50

速度v/m·s-1

0.633

0.895

1.100

1.265

1.414

 

(1)要最简单直观地说明此过程动能定理是否成立,该同学建立了以h为纵轴的坐标系,你认为坐标系的横轴应该是什么?_______________________________________________.

(2)已知当地重力加速度g,若要求出滑块与木板间的动摩擦因数,还需测出______________(写出物理量及符号);则计算滑块与木板间的动摩擦因数的表达式为__________________。

 

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如图所示,一根长为2L不可伸长的轻绳跨过光滑的水平轴O,两端分别连接质量为m的小球A和质量为2m的物块B,由图示位置释放后,当小球转动到水平轴正下方时轻绳的中点正好在水平轴O点,且此时物块B的速度刚好为零,则下列说法中正确的是

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A.物块B一直处于静止状态

B.小球A从图示位置运动到水平轴正下方的过程中机械能守恒

C.小球A运动到水平轴正下方时的速度大于满分5 manfen5.com

D.小球A从图示位置运动到水平轴正下方的过程中,小球A与物块B组成系统机械能守恒

 

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如图所示,在倾角为α的光滑斜面上放一个重为G的小球,并用光滑的挡板挡住,挡板与斜面的夹角为θ(最初θ<α),挡板从图示位置以O为轴向左缓慢转至水平,在此过程中小球始终处于平衡状态,当挡板对小球的弹力大小等于小球的重力时,θ的大小可以为

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满分5 manfen5.comA.α           B.2α           C.π-α        D.π-2α

 

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