(17分)一根轻质细绳绕过轻质定滑轮,右边穿上质量M=3kg的物块A,左边穿过长L=2m的固定细管后下端系着质量m=1kg的小物块B,物块B距细管下端h=0.4m处,已知物块B通过细管时与管内壁间的滑动摩擦力F1=10N,当绳中拉力超过F2=18N时物块A与绳之间就会出现相对滑动,且绳与A间的摩擦力恒为18N.开始时A、B均静止,绳处于拉直状态,同时释放A和B.不计滑轮与轴之间的摩擦,g取10m/s2.求:
(1)刚释放A、B时绳中的拉力;
(2)B在管中上升的高度及B上升过程中A、B组成的系统损失的机械能;
(3)若其他条件不变,增大A的质量,试通过计算说明B能否穿越细管.
(16分)如图所示,已知倾角为θ=45°、高为h的斜面固定在水平地面上.一小球从高为H(h<H<)处自由下落,与斜面做无能量损失的碰撞后水平抛出.小球自由下落的落点距斜面左侧的水平距离x满足一定条件时,小球能直接落到水平地面上.
(1)求小球落到地面上的速度大小;
(2)求要使小球做平抛运动后能直接落到水平地面上,x应满足的条件;
(3)在满足(2)的条件下,求小球运动的最长时间.
(10分)如图甲所示的装置叫做阿特伍德机,是英国数学家和物理学家阿特伍德(G•Atwood 1746-1807)创制的一种著名力学实验装置,用来研究匀变速直线运动的规律.某同学对该装置加以改进后用来验证机械能守恒定律,如图乙所示.
(1)实验时,该同学进行了如下步骤:
①将质量均为M(A的含挡光片、B的含挂钩)的重物用绳连接后,跨放在定滑轮上,处于静止状态,测量出 (填“A的上表面”、 “A的下表面”或“挡光片中心”)到光电门中心的竖直距离h.
②在B的下端挂上质量为m的物块C,让系统(重物A、B以及物块C)中的物体由静止开始运动,光电门记录挡光片挡光的时间为.
③测出挡光片的宽度d,计算有关物理量,验证机械能守恒定律.
(2)如果系统(重物A、B以及物块C)的机械能守恒,应满足的关系式为 (已知重力加速度为g)
(3)引起该实验系统误差的原因有 (写一条即可).
(4)验证实验结束后,该同学突发奇想:如果系统(重物A、B以及物块C)的机械能守恒,不断增大物块C的质量m,重物B的加速度a也将不断增大,那么a与m之间有怎样的定量关系?a随m增大会趋于一个什么值?请你帮该同学解决:
①写出a与m之间的关系式: (还要用到M和g);
②a的值会趋于 .
(10分)某同学用如图甲所示的实验装置来“探究a与F、m之间的定量关系”.
(1)实验时,必须先平衡小车与木板之间的摩擦力.该同学是这样操作的:如图乙,将小车静止地放在水平长木板上,并连着已穿过打点计时器的纸带,调整木板右端的高度,接通电源,用手轻拨小车,让打点计时器在纸带上打出一系列________________的点,说明小车在做________________运动.
(2)如果该同学先如(1)中的操作,平衡了摩擦力.以砂和砂桶的重力为F,在小车质量M保持不变情况下,不断往桶里加砂,砂的质量最终达到,测小车加速度a,作a-F的图像.下列图线正确的是 .
(3)设纸带上计数点的间距为S1和S2.如图为用米尺测量某一纸带上的S1、S2的情况,从图中可读出S1=3.10cm, S2=____cm,已知打点计时器的频率为50Hz,由此求得加速度的大小a=___m/s2.
如图所示,水平转台上有一个质量为m的物块,用长为L的细绳将物块连接在转轴上,细线与竖直转轴的夹角为θ角,此时绳中张力为零,物块与转台间动摩擦因数为μ(μ<tanθ),最大静摩擦力等于滑动摩擦力,物块随转台由静止开始缓慢加速转动,则:
A.至绳中出现拉力时,转台对物块做的功为
B.至绳中出现拉力时,转台对物块做的功为
C.至转台对物块支持力为零时,转台对物块做的功为
D.设法使物体的角速度增大到时,物块机械能增量为
如图所示,生产车间有两个相互垂直且等高的水平传送带甲和乙,甲的速度为v0.小工件离开甲前与甲的速度相同,并平稳地传到乙上,乙的宽度足够大,速度为v1.则:
A.在地面参考系中,工件做类平抛运动
B.在乙参考系中,工件在乙上滑动的轨迹是直线
C.工件在乙上滑动时,受到乙的摩擦力方向不变
D.工件沿垂直于乙的速度减小为0时,工件的速度等于v1