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如图,在水平轨道右侧固定半径为R的竖直圆槽形光滑轨道,水平轨道的PQ段铺设特殊材...

如图,在水平轨道右侧固定半径为R的竖直圆槽形光滑轨道,水平轨道的PQ段铺设特殊材料,调节其初始长度为l,水平轨道左侧有一轻质弹簧左端固定,弹簧处于自然伸长状态.可视为质点的小物块从轨道右侧A点以初速度v0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.已知R=0.4m,l=2.5m,v0=6m/s,物块质量m=1kg,与PQ段间的动摩擦因数μ=0.4,轨道其它部分摩擦不计.取g=10m/s2.求:

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(1)物块经过圆轨道最高点B时对轨道的压力;

(2)物块从Q运动到P的时间及弹簧获得的最大弹性势能;

(3)物块仍以v0从右侧冲上轨道,调节PQ段的长度l,当l长度是多少时,物块恰能不脱离轨道返回A点继续向右运动.

 

(1)40N; (2)8J; (3)1m. 【解析】【解析】 (1)物块冲上圆形轨道最高点B时速度为v,由机械能守恒得:…① 物块到B点,由牛顿运动定律得:…② 联立①②式并代入数据解得N=40N…③ 由牛顿第三定律,物块对轨道压力大小为40N,方向为竖直向上…④ (2)物块在Q点时速度为v0=6 m/s,在PQ运动时,由牛顿运动定律有:μmg=ma…⑤ 由运动规律…⑥ 联立⑤⑥式并代入数据解得在PQ段运动时间 t=0.5s…⑦ 设物块在P点时速度为v1,有…⑧ 由能量守恒,物块压缩弹簧,动能转化为弹性势能,有…⑨ 联立⑧⑨式代入数据解得:Epm=8J…⑩ (3)物块以v0冲上轨道直到回到PQ段右侧Q点时速度为v2,有⑪ 要使物块恰能不脱离轨道返回A点,则物块能沿轨道上滑至最高点且在最高点的速度大小为v3,则满足…⑫ 且…⑬ 联立⑪⑫⑬式代入数据解得:L=1 m 答:(1)物块经过圆轨道最高点B时对轨道的压力为40N; (2)物块从Q运动到P的时间及弹簧获得的最大弹性势能为8J; (3)物块仍以v0从右侧冲上轨道,调节PQ段的长度l,当l长度是1m时,物块恰能不脱离轨道返回A点继续向右运动. 【点评】本题综合考查了运动学公式、向心力公式、动能定理、牛顿第二定律,以及知道小球不脱离圆轨道的条件,综合性较强,对学生的能力要求较高,需加强训练.  
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考点分析:
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一客运列车匀速行驶,其车轮在轨道间的接缝处会产生周期性的撞击.坐在该客车中的某旅客测得从第1次到第16次撞击声之间的时间间隔为10.0s.在相邻的平行车道上有一列货车,当该旅客经过货车车尾时,货车恰好从静止开始以恒定加速度沿客车行进方向运动.该旅客在此后的20.0s内,看到恰好有30节货车车厢被他连续超过.已知每根轨道的长度为25.0m,每节货车车厢的长度为16.0m,货车车厢间距忽略不计.求

(1)客车运行的速度大小;

(2)货车运行加速度的大小.

 

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在验证机械能守恒定律实验中,

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(1)为完成此实验,图1中A、B、C、D、E表示部分实验器材,需在图中选用的器材有      .(填入正确选项前的字母)

(2)下面列举了该实验的几个操作步骤:

A.打点计时器接到电源的“直流输出”上

B.释放纸带后接通电源,打出一条纸带

C.测量纸带上某些点间的距离

D.根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能

其中操作不当的步骤是     

(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2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=     .(用x1、x2、x3、x4及f表示)

 

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某同学将力传感器固定在小车上,然后把绳的一端固定在传感器拉钩上,用来测量绳对小车的拉力,探究在小车及传感器总质量不变时加速度跟它们所受拉力的关系,根据所测数据在坐标系中作出了如图2所示的a﹣F图象.

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(1)图线不过坐标原点的原因是     

(2)本实验中是否仍需要砂和桶的总质量远小于小车和传感器的总质量      (填“是”或“否”);

(3)由图象求出小车和传感器的总质量为      kg.(保留1位有效数字)

 

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如图,滑块a、b的质量均为m,a套在固定直杆上,与光滑水平地面相距h,b放在地面上,a、b通过铰链用刚性轻杆连接.不计摩擦,a、b可视为质点,重力加速度大小为g.则(  )

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A.a落地前,轻杆对b一直做正功

B.a落地时速度大小为满分5 manfen5.com

C.a下落过程中,其加速度大小始终不大于g

D.a落地前,当a的机械能最小时,b对地面的压力大小为mg

 

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如图所示,一质最为M的长木板静板置于光滑水平面上,其上放置质量为m的小滑块. 木板受到随时间t变化的水平拉力F作用时,用传感器测出其加速度a,得到如图所示的a﹣F图.取 g=1Om/s2:,则(  )

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A.滑块的质m=4kg

B.木板的质量M=6kg

C.当F=8N时滑块加速度为2m/s2

D.滑块与木板间动摩擦因数为0.1

 

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