(10分)如图所示,两形状完全相同的平板A、B置于光滑水平面上,质量分别为m和2m。平板B的右端固定一轻质弹簧,P点为弹簧的原长位置,P点到平板B左端点Q的距离为L。物块C置于平板A的最右端,质量为m且可视为质点。平板A、物块C以相同速度v0向右运动,与静止平板B发生碰撞,碰撞时间极短,碰撞后平板A、B粘连在一起,物块C滑上平板B,运动至P点开始压缩弹簧,后被弹回并相对于平板B静止在其左端Q点。弹簧始终在弹性限度内,平板B的P点右侧部分为光滑面,P点左侧部分为粗糙面,物块C与平板B 粗糙面部分之间的动摩擦因数处处相同,重力加速度为g。求:
(1)平板A、B刚碰完时的共同速率v1;
(2)物块C与平板B 粗糙面部分之间的动摩擦因数μ;
(3)在上述过程中,系统的最大弹性势能Ep;
(10分)如图甲所示,水平传送带以5.0m/s恒定的速率运转,两皮带轮之间的距离l=6.0m,皮带轮的半径大小可忽略不计。沿水平传送带的上表面建立xOy坐标系,坐标原点O在传送带的最左端。半径为R的光滑圆轨道ABC的最低点A点与C点原来相连,位于竖直平面内(如图18乙所示),现把它从最低点处切开,并使C端沿y轴负方向错开少许,把它置于水平传送带的最右端,A点位于x轴上且与传送带的最右端之间的距离可忽略不计,轨道的A、C两端均位于最低点, C端与一水平直轨道平滑连接。由于A、C两点间沿y轴方向错开的距离很小,可把ABC仍看作位于竖直平面内的圆轨道。
将一质量m=1.0kg的小物块P(可视为质点)沿x轴轻放在传送带上某处,小物块随传送带运动到A点进入光滑圆轨道,恰好能够通过圆轨道的最高点B,并沿竖直圆轨道ABC做完整的圆周运动后由C点经水平直轨道滑出。已知小物块与传送带间的动摩擦因数μ=0.50,圆轨道的半径R=0.50m,取重力加速度g=10 m/s2。求:
(1)物块通过圆轨道最低点A时对轨道压力的大小;
(2)轻放小物块位置的x坐标应满足什么条件,才能完成上述运动;
(3)传送带由电动机带动,其与轮子间无相对滑动,不计轮轴处的摩擦。若将小物块轻放在传送带上O点,求为将小物块从O点运送至A点过程中电动机多做的功。
(9分)如图所示,高h=0.80m的光滑弧形轨道与水平光滑轨道相切且平滑连接。将一个质量m=0.40 kg的物块(可视为质点)从弧形轨道顶端由静止释放,物块滑至水平轨道后,从水平轨道右侧边缘O点水平飞出,落到水平地面的P点,P点距O点的水平距离x=1.6m。不计一切摩擦和空气阻力,取重力加速度g=10m/s2。求:
(1)物块从水平轨道O点飞出时的速率;
(2)水平轨道距地面的高度;
(3)物块落到P点时的速度。
(8分)如图所示,一物体从光滑固定斜面顶端由静止开始下滑。已知物体的质量m=0.50kg,斜面的倾角θ=30°,斜面长度L=2.5m,取重力加速度g=10m/s2。求:
(1)物体沿斜面由顶端滑到底端所用的时间;
(2)物体滑到斜面底端时的动能;
(3)在物体下滑的全过程中支持力对物体的冲量大小。
(8分)如图所示,一个质量m=10 kg的物体放在水平地面上。对物体施加一个F =50 N的拉力,使物体做初速为零的匀加速直线运动。已知拉力与水平方向的夹角θ=37°,物体与水平地面间的动摩擦因数μ=0.50,sin37°=0.60,cos37°=0.80,取重力加速度g=10m/s2。
(1)求物体运动的加速度大小;
(2)求物体在 2.0 s末的瞬时速率;
(3)若在 2.0 s末时撤去拉力F,求此后物体沿水平地面可滑行的最大距离。
(8分)实验小组的同学在“验证牛顿第二定律”实验中,使用了如图所示的实验装置。
(1)在下列测量工具中,本次实验需要用的测量仪器有 。(选填测量仪器前的字母)
A.游标卡尺 B.刻度尺 C.秒表 D.天平
(2)实验中,为了可以将细线对小车的拉力看成是小车所受的合外力,某同学先调节长木板一端滑轮的高度,使细线与长木板平行。接下来还需要进行的一项必须且正确的操作是_______。(选填选项前的字母)
A.将长木板水平放置,让小车连着已经穿过打点计时器的纸带,给打点计时器通电,调节砂和砂桶的总质量的大小,使小车在砂和砂桶的牵引下运动,从打出的纸带判断小车是否做匀速运动
B.将长木板的右端垫起适当的高度,让小车连着已经穿过打点计时器的纸带,撤去砂和砂桶,给打点计时器通电,轻推一下小车,从打出的纸带判断小车是否做匀速运动
C.将长木板的右端垫起适当的高度,撤去纸带以及砂和砂桶,轻推一下小车,观察判断小车是否做匀速运动
(3)某同学在做保持小车质量不变,验证小车的加速度与其合外力成正比的实验时,根据测得的数据作出如图所示的a-F图线,所得的图线既不过原点,又不是直线,原因可能是______。(选填选项前的字母)
A.木板右端所垫物体较低,使得木板的倾角偏小
B.木板右端所垫物体较高,使得木板的倾角偏大
C.小车质量远大于砂和砂桶的质量
D.砂和砂桶的质量不满足远小于小车质量
(4)在某次利用上述已调整好的装置进行实验中,保持砂和砂桶的总质量不变,小车自身的质量为M且保持不变,改变小车中砝码的质量m,并测出小车中不同砝码质量时所对应的加速度a,以m为横坐标, 为纵坐标,在坐标纸上作出如图所示的关系图线,实验结果验证了牛顿第二定律。如果图中纵轴上的截距为b,则小车受到的拉力大小为___________。