(12分)如图所示,在水平轨道右侧安放半径为R=0.2 m的竖直圆形光滑轨道,水平轨道的PQ段铺设特殊材料,调节其初始长度为L=1 m,水平轨道左侧有一轻质弹簧左端固定,弹簧处于自然状态.质量为m=1 kg的小物块A(可视为质点)从轨道右侧以初速度v0=2 m/s冲上轨道,通过圆形轨道、水平轨道后压缩弹簧并被弹簧以原速率弹回,经水平轨道返回圆形轨道.物块A与PQ段间的动摩擦因数μ=0.2,轨道其他部分摩擦不计,重力加速度g=10 m/s2. 求:
(1)物块A与弹簧刚接触时的速度大小v1;
(2)物块A被弹簧以原速率弹回返回到圆形轨道的高度h1;
(3)调节PQ段的长度L,A仍以v0从轨道右侧冲上轨道,当L满足什么条件时,物块A能第一次返回圆形轨道且能沿轨道运动而不脱离轨道.
(10分)在示波管中,电子通过电子枪加速,进入偏转电场,然后射到荧光屏上,如图所示,设电子的质量为m(不考虑所受重力),电荷量为e,从静止开始,经过加速电场加速,加速电场电压为U1,然后进入偏转电场,偏转电场中两板之间的距离为d,板长为L,偏转电压为U2,求电子射到荧光屏上的动能为多大?
(10分)如图所示,在水平地面上固定一倾角θ=37°、表面光滑的斜面体,物体A以v1=6 m/s的初速度沿斜面上滑,同时在物体A的正上方,有一物体B以某一初速度水平抛出,如果当A上滑到最高点时恰好被B物体击中.(A、B均可看做质点,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,重力加速度g取10 m/s2) 求:
(1)物体A上滑到最高点所用的时间t;
(2)物体B抛出时的初速度v2;
(3)物体A、B间初始位置的高度差h.
(9分)如图甲所示是某同学探究加速度与力的关系的实验装置。他在气垫导轨上安装了一个光电门B,在滑块上固定一遮光条,滑块用细线绕过气垫导轨左端的定滑轮与力传感器相连(力传感器可测得细线上的拉力大小),力传感器下方悬挂钩码,每次滑块都从A处由静止释放。
(1)该同学用游标卡尺测量遮光条的宽度d,如图乙所示,则d=______mm(3分)
(2)下列不必要的一项实验要求是______(2分)
A.将气垫导轨调节水平
B.使A位置与光电门间的距离适当大些
C.使细线与气垫导轨平行
D.使滑块质量远大于钩码和力传感器的总质量
(3)实验时,将滑块从A位置由静止释放,由数字计时器读出遮光条通过光电门B的时间t,测量出滑块在A位置时遮光条到光电门的距离x,则滑块的加速度a=__________(2分)
(4)为探究滑块的加速度与力的关系,改变钩码质量,测出对应的力传感器的示数F和遮光条通过光电门的时间t,通过描点要作出它们的线性关系图象,处理数据时纵轴为F,横轴应为______(2分)
A.t B.t2 C. D.
(6分)如图甲所示为验证机械能守恒定律的实验装置示意图。现有的器材为:带铁夹的铁架台、打点计时器、纸带、带铁夹的重锤、天平。回答下列问题。
(1)为完成此实验,除了所给的器材,还需要的一个器材是______(2分)
A.螺旋测微器 B.秒表
C.多用电表 D.交流电源
(2)下面列举了该实验的几个操作步骤中,其中操作不当的一个步骤是____(2分)
A.用天平测出重锤的质量
B.按照图示的装置安装器件
C.先释放纸带,后接通电源
D.测量纸带上某些点间的距离
(3)利用这个装置也可以测量重锤下落的加速度a的数值。根据打出的纸带,选取纸带上连续的五个点A、B、C、D、E,测出各点之间的距离如图乙所示。使用交流电的频率为f,则计算重锤下落的加速度的表达式a=_______(2分)(用x1、x2、x3、x4及f表示)
如图甲所示,物体受到水平推力F的作用,在粗糙水平面上做直线运动.通过力传感器和速度传感器监测到推力F和物体速度v随时间t变化的规律如图乙所示.重力加速度g=10 m/s2. 则
A.物体的质量m=0.5 kg
B.第2 s内物体克服摩擦力做的功W=2 J
C.物体与水平面间的动摩擦因数μ=0.4
D.前2 s内推力F做功的平均功率=1 W