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如图所示,水平桌面上有一轻弹簧,左端固定在A点,在自然状态时其右端位于B点。水平...

如图所示,水平桌面上有一轻弹簧,左端固定在A点,在自然状态时其右端位于B点。水平桌面右侧有一竖直放置的光滑轨道MNP,其形状为半径R=0.8 m的圆环剪去了左上角135°的圆弧,MN为其竖直直径,P点到桌面的竖直距离也是R。用质量m1=0.4 kg的物块将弹簧缓慢压缩到C点,释放后弹簧恢原长时物块恰停止在B点。用同种材料、质量为m2=0.2 kg的物块将弹簧缓慢压缩到C点释放,物块过B点后做匀变速运动,其位移与时间的关系为x=6t-2t2,物块飞离桌面后由P点沿切线落入圆轨道。g=10 m/s2,求:

(1)物块m2过B点时的瞬时速度v0及其与桌面间的动摩擦因数;

(2)BP间的水平距离;

(3)判断m2能否沿圆轨道到达M点(要求写清计算过程);

(4)释放后m2运动过程中克服摩擦力做的功。

 

(1)6 m/s 0.4 (2)4.1 m (3)不能 (4)5.6 J 【解析】 试题分析: (1)由物块过B点后其位移与时间的关系x=6t-2t2得v0=6 m/s, 加速度a=4 m/s2 又μm2g=m2a,故μ=0.4 (2)设物块由D点以初速度vD做平抛运动,落到P点时其竖直速度为 又,得vD=4 m/s 设平抛运动用时为t,水平位移为x,由R=gt2,x=vDt,得x=1.6 m BD间位移为 则BP水平间距为x+x1=4.1 m (3)设物块沿轨道到达M点的速度为vM,由机械能守恒得 m2vM2=m2vD2-m2gR 则vM2=16-8 若物块恰好能沿轨道过M点,则 解得v′2M=8>vM2 故物块不能到达M点. (4)设弹簧长为AC时的弹性势能为Ep 释放m1时,Ep=μm1gxCB 释放m2时,Ep=μm2gxCB+m2v02 又m1=2m2,故Ep=m2v02=7.2 J 设m2在桌面上运动过程中克服摩擦力做功为Wf 则Ep-Wf=m2vD2 可得Wf=5.6 J 考点:机械能守恒定律;牛顿定律的应用;平抛运动;向心力 【名师点睛】该题涉及到多个运动过程,主要考查了机械能守恒定律、平抛运动基本公式、圆周运动向心力公式的应用,用到的知识点及公式较多,难度较大,属于难题。  
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考点分析:
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如图所示粗糙弧形轨道和两个光滑半圆轨道组成翘尾巴的S形轨道。光滑半圆轨道半径为R两个光滑半圆轨道连接处C、D之间留有很小的空隙刚好能够使小球通过C、D之间距离可忽略。粗糙弧形轨道最高点A与水平面上B点之间的高度为h。从A点静止释放一个可视为质点的小球小球沿翘尾巴的S形轨道运动后从E点水平飞出落到水平地面上落点到与E点在同一竖直线上B点的距离为s。已知小球质量为m不计空气阻力求:

(1)小球从E点水平飞出时的速度大小;

(2)小球运动到半圆轨道的B点时对轨道的压力;

(3)小球沿翘尾巴S形轨道运动时克服摩擦力做的功。

 

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上海有若干辆超级电容车试运行,运行中无需连接电缆,只需在候客、上车间隙充电30秒钟到1分钟,就能行驶35公里。假设有一辆超级电容车,质量m=2x103kg,额定功率P="60" kW.当超级电容车在平直水平路面上行驶时,受到的阻力f是车重的01倍,g=10m/s2,问:

1)超级电容车在此路面上行驶所能达到的最大速度是多少?

2)若超级电容车从静止开始,保持以05m/s2的加速度做匀加速直线运动,则这一过程能维持多长时间?

3)若超级电容车从静止开始,保持额定功率做加速运动,则经50s已经达到最大速度,求此过程中超级电容车的位移?

 

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如图所示,一粗糙斜面AB与光滑圆弧轨道BCD相切,C为圆弧轨道的最低点,圆弧BC所对圆心角θ=37°。已知圆弧轨道半径为R=0.5m,斜面AB的长度为L=2.875m。质量为m=1kg的小物块(可视为质点)从斜面顶端A点处由静止开始沿斜面下滑,从B点进入圆弧轨道运动恰能通过最高点D。sin37°=0.6,cos37°=0.8,重力加速度g=10m/s2。求:

(1)物块经C点时对圆弧轨道的压力Fc;

(2)物块与斜面间的动摩擦因数μ。

 

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在利用电磁打点计时器(电磁打点计时器所用电源频率为50Hz验证机械能守恒定律的实验中:

1)某同学用如图所示装置进行实验,得到如图所示的纸带,把第一个点(初速度为零)记作O点,测出点OA间的距离为6897cm,点AC间的距离为1524cm,点CE间的距离为1676cm,已知当地重力加速度为98m/s2,重锤的质量为m10kg,则打点计时器在打O点到C点的这段时间内,重锤动能的增加量为________J,重力势能的减少量为________J(此空保留3位有效数字)。

2)利用这个装置也可以测量重锤下落的加速度a_______m/s2

3)在实验中发现,重锤减少的重力势能总大于重锤增加的动能,其原因主要是因为在重锤带着纸带下落的过程中存在着阻力的作用,用题目中给出的已知量求出重锤下落过程中受到的平均阻力大小为________N

 

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在倾角为的光滑斜面上有两个用轻弹簧相连接的物块A、B,它们的质量均为m,弹簧劲度系数为k,C为一固定挡板,系统处于静止状态。现用一恒力F沿斜面方向拉物块A使之向上运动,当物块B刚要离开C时,A的速度为则此过程(弹簧的弹性势能与弹簧的伸长量或压缩量的平方成正比,重力加速度为g)         

A.物块A运动的距离为

B.物块A的加速度为

C.拉力F做的功为

D.拉力F对A做的功等于A的机械能的增加量

 

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