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轻质弹簧原长为2l,将弹簧竖直放置在地面上,在其顶端将一质量为5m的物体由静止释...

轻质弹簧原长为2l,将弹簧竖直放置在地面上,在其顶端将一质量为5m的物体由静止释放,当弹簧被压缩到最短时,弹簧长度为l。现将该弹簧水平放置,一端固定在A点,另一端与物块P接触但不连接。AB是长度为5l的水平轨道,B端与半径为l的光滑半圆轨道BCD相切,半圆的直径BD竖直,如图所示。物块P与AB间的动摩擦因数μ=05。用外力推动物块P,将弹簧压缩至长度l,然后释放,P开始沿轨道运动,重力加速度大小为g

1若P的质量为m,求P到达B点时速度的大小,以及它离开圆轨道后落回到AB上的位置与B点间的距离;

2若P能滑上圆轨道,且仍能沿圆轨道滑下,求P的质量的取值范围。

 

(1)(2) 【解析】 试题分析:(1)依题意,当弹簧竖直放置,长度被压缩至l时,质量为5m的物体的动能为零,其重力势能转化为弹簧的弹性势能。由机械能守恒定律,弹簧长度为l时的弹性势能为Ep=5mgl① 设P的质量为M,到达B点时的速度大小为vB,有能量守恒定律得② 联立①②式,去M=m并代入题给数据得 ③ 若P能沿圆轨道运动到D点,其到达D点时的向心力不能小于重力,即P此时的速度大小v满足 ④ 设P滑到D点时的速度为vP,由机械能守恒定律得 ⑤ 联立③⑤式得 ⑥ vD满足④式要求,故P能运动到D点,并从D点以速度vD水平射出。设P落回到轨道AB所需的时间为t,由运动学公式得 ⑦ P落回到AB上的位置与B点之间的距离为s=vDt⑧ 联立⑥⑦⑧式得 ⑨ (2)为使P仍能沿圆轨道滑回,P在圆轨道的上升高度不能超过半圆轨道的中点C。由机械能守恒定律有 ⑪ 联立①②⑩⑪式得 ⑫ 考点:机械能守恒定律;牛顿第二定律  
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考点分析:
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如图所示,一根跨过一固定水平光滑细杆O的轻绳,两端各系一小球,球a置于地面,球b被拉到与细杆等高的位置,在绳刚被拉直时无张力释放b球,使b球由静止下摆,设两球质量相等,则a球刚要离开地面时,跨越细杆的两段绳之间的夹角为多少?可用反三角函数表示

 

 

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人造地球卫星P绕地球球心作匀速圆周运动,已知P卫星的质量为m,距地球球心的距离为r,地球的质量为M,引力恒量为G,求:

1)卫星P与地球间的万有引力的大小;

2)卫星P的运动周期;

3)现有另一地球卫星QQ绕地球运行的周期是卫星P绕地球运行周期的8倍,且PQ的运行轨迹位于同一平面内,如图所示,求卫星PQ在绕地球运行过程中,两星间相距最近时的距离多大.

 

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下图为验证小球做自由落体运动时机械能守恒的装置图,图中O点为释放小球的初始位置,A、B、C、D各点为固定速度传感器的位置,A、B、C、D、O各点在同一竖直线上

1已知当地的重力加速度为g,则要完成实验,还需要测量的物理量是________

A小球的质量m

B小球下落到每一个速度传感器时的速度v

C各速度传感器与O点之间的竖直距离h

D小球自初始位置至下落到每一个速度传感器时所用的时间t

2作出v2­h图像,由图像算出其斜率k,当k=______时,可以认为小球在下落过程中机械能守恒

3写出对减小本实验误差有益的一条建议:___________

 

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利用单摆验证小球平抛运动规律,设计方案如图(a)所示,在悬点O正下方有水平放置的炽热的电热丝P,当悬线摆至电热丝处时能轻易被烧断;MN为水平木板,已知悬线长为L,悬点到木板的距离OO'hhL)。

1)电热丝P必须放在悬点正下方的理由是:____________

2)将小球向左拉起后自由释放,最后小球落到木板上的C点,O'Cs,则小球做平抛运动的初速度为v0________。(用sghL表示)

3)在其他条件不变的情况下,若改变释放小球时悬线与竖直方向的夹角θ,小球落点与O'点的水平距离s将随之改变,经多次实验,以s2为纵坐标,得到如图(b)所示图像。则当θ60°时,s________m;若悬线长L10 m,悬点到木板间的距离OO'________m。(取g="10" m/s2

4)在研究平抛运动的实验中,用一张印有小方格的纸记录运动轨迹,小方格的边长L=125 cm ,若小球在平抛运动中的几个位置如下图中的abcd所示,则小球的初速度的计算公式为v0=_______(用L g 表示),其值是______.(取g=98 m/s2

 

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水平面上一质量为m的物体,在水平力F作用下从静止开始加速运动,力F的功率P保持恒定,运动过程所受的阻力f大小不变,物体速度最终达到稳定值vm,F作用过程物体的速度v的倒数与加速度a的关系图象如图所示,仅在已知功率P的情况下,根据图象所给的信息可求出 

Am         Bvm           C加速运动时间      Df

 

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