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如图所示,一足够长的水平传送带以速度v0匀速运动,质量均为m的小物块P和小物块Q...

如图所示,一足够长的水平传送带以速度v0匀速运动,质量均为m的小物块P和小物块Q由通过滑轮组的轻绳连接,轻绳足够长且不可伸长.某时刻物块P从传送带左端以速度2v0冲上传送带,P与定滑轮间的绳子水平.已知物块P与传送带间的动摩擦因数μ=0.25,重力加速度为g,不计滑轮的质量与摩擦.求:

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(1)运动过程中小物块P、Q的加速度大小之比;

(2)物块P刚冲上传送带到右方最远处的过程中,PQ系统机械能的改变量;

(3)若传送带以不同的速度v(0<v<2v0)匀速运动,当v取多大时物块P向右冲到最远处时,P与传送带间产生的摩擦热最小?最小值为多大?

 

(1)2:1; (2)0; (3),   【解析】 试题分析:(1)由图可知,P与Q的位移关系始终满足P的位移是Q的位移的2倍,结合:求得加速度的比值; (2)分别以P与Q为研究的对象,由牛顿第二定律求出加速度,然后结合运动学的公式,求出P与传送带的速度相等之前的位移;当P的速度与传送带相等后,分析摩擦力与绳子的拉力的关系,判断出P将继续减速,求出加速度,在结合运动学的公式求出位移,最后由功能关系求出机械能的该变量; (3)结合(2)的解答过程,写出物体P相对于传送带的位移的表达式以及Q=fx相对,然后即可求出产生的最小的热量. 【解析】 (1)设P的位移、加速度大小分别为s1、a1,Q的位移、加速度大小分别为s2、a2, 因s1=2 s2,故a1=2a2 (2)对P有:μmg+T=ma1 对Q有:mg﹣2T=ma2 得:T=0.35mg,a1=0.6g P先减速到与传送带速度相同,设位移为x1, 共速后,由于f=μmg<mg,P不可能随传送带一起匀速运动,继续向右减速, 设此时P加速度为a1′,Q的加速度为 对P有:T﹣μmg=ma1′,对Q有:mg﹣2T=ma2’解得:a1′=0.2g 设减速到0位移为x2, PQ系统机械能的改变量等于摩擦力对P做的功,△E=﹣μmgx1+μmgx2=0 (3)第一阶段P相对皮带向前,相对路程: 第二阶段相对皮带向后,相对路程: 摩擦产生的热Q=μmg(S1+S2)= 当时, 摩擦热最小 答:(1)运动过程中小物块P、Q的加速度大小之比是2:1; (2)物块P刚冲上传送带到右方最远处的过程中,PQ系统机械能的改变量; (3)若传送带以不同的速度v(0<v<2v0)匀速运动,当时物块P向右冲到最远处时,P与传送带间产生的摩擦热最小,最小值为   【点评】本题考查牛顿第二定律及功能关系,要注意正确掌握功能的转化关系,明确热量等于摩擦力与相对位移的乘积.  
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考点分析:
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如图所示,截面是直角梯形的物块静置于光滑水平地面上,其两个侧面恰好与两个固定在地面上的挡板X和Y相接触.图中AB高H=0.3m、AD长L=0.5m,斜面倾角θ=37°.可视为质点的小物块P(图中未画出)质量m=1kg,它与斜面的动摩擦因数μ可以通过更换斜面表面的材料进行调节,调节范围是0≤μ<1.(sin37°=0.6,cos37°=0.8,重力加速度g取10m/s2

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(1)令μ=0,将P由D点静止释放,求小物块P在斜面上的运动时间;

(2)令μ=0.5,在D点给P一个沿斜面向下的初速度v0=2m/s,求小物块P落地时的动能;

(3)对于不同的μ,每次都在D点给小物块P一个沿斜面向下足够大的初速度以保证它能滑离斜面,求μ的取值在哪个范围内,挡板X始终受到压力的作用.

 

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如图所示.在竖直平面内有轨道ABCDE,其中BC是半径为R的四分之一圆弧轨道,AB(AB>R)是竖直轨道,CE是水平轨道,CD>R.AB与BC相切于B点,BC与CE相切于C点,轨道的AD段光滑,DE段粗糙且足够长.

一根长为R的轻杆两端分别固定着两个质量均为m的相同小球P、Q(视为质点),将轻杆锁定在图示位置,并使Q与B等高.现解除锁定释放轻杆,轻杆将沿轨道下滑,重力加速度为g.

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(1)Q球经过D点后,继续滑行距离s停下(s>R).求小球与DE段之间的动摩擦因数.

(2)求Q球到达C点时的速度大小.

 

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由于地球自转的影响,地球表面的重力加速度会随纬度的变化而有所不同:若地球表面两极处的重力加速度大小为g0,在赤道处的重力加速度大小为g,地球自转的周期为r,引力常量为G,地球可视为质量均匀分布的球体.求:

(1)地球半径R;

(2)地球的平均密度;

(3)若地球自转速度加快,当赤道上的物体恰好能“飘”起来时,求地球自转周期T'.

 

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为了探究加速度与力的关系,使用如图所示的气垫导轨装置进行实验.其中G1、G2为两个光电门,它们与数字计时器相连,当滑行器通过Gl、G2光电门时,光束被遮挡的时间△t1、△t2都可以被测量并记录.滑行器连同上面固定的一条形挡光片的总质量为M,挡光片宽度为D,光电门间距离为s,牵引砝码的质量为m.

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回答下列问题:

(1)实验开始应先调节气垫导轨下面的螺钉,使气垫导轨水平,在不增加其它仪器的情况下,如何判定调节是否到位?答:

(2)用上述装置“探究滑块的加速度与力的关系实验”

若取M=0.4kg,改变m的值,进行多次实验,以下m的取值不合适的一个是

A.m1=5g    B.m2=15g    C.m3=40g      D.m4=400g

‚在此实验中,需要测得每一个牵引力对应的加速度,其中求得的加速度的表达式为:     (用△t1、△t2、D、S表示)

(3)若用上述装置做“探究恒力做功与滑块动能改变的关系”实验,需要直接测量的物理量是      ,探究结果的表达式是             (用相应符号表示)

(4)某学习小组还想用此装置来“验证机械能守恒定律”,是否可行?      .如可行,写出需要验证的表达式          

 

 

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某兴趣小组为测一遥控电动小车的额定功率,进行了如下实验:

①用天平测出电动小车的质量为0.4kg;

②将电动小车、纸带和打点计时器按如图甲所示安装;

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③接通打点计时器(其打点周期为0.02s);

④使电动小车以额定功率加速运动,达到最大速度一段时间后关闭小车电源,待小车静止时再关闭打点计时器(设小车在整个过程中小车所受的阻力恒定).

在上述过程中,打点计时器在纸带上所打的部分点迹如图乙所示.

请你分析纸带数据,回答下列问题:(结果保留两位有效数字)

(1)该电动小车运动的最大速度为      m/s;

(2)关闭小车电源后该电动小车运动的加速度大小为      m/s2

(3)该电动小车的额定功率为      W.

 

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