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小军看到打桩机,对打桩机的工作原理产生了兴趣.他构建了一个打桩机的简易模型,如图...

小军看到打桩机,对打桩机的工作原理产生了兴趣.他构建了一个打桩机的简易模型,如图甲所示.他设想,用恒定大小的拉力F拉动绳端B,使物体从A(与钉子接触处)由静止开始运动,上升一段高度后撤去F,物体运动到最高点后自由下落并撞击钉子,将钉子打入一定深度.按此模型分析,若物体质量m1kg,上升1m高度时撤去拉力,撤去拉力前物体的动能Ek与上升高度h的关系图象如图乙所示.(g10 m/s2,不计空气阻力)

(1)求物体上升到0.4m高度处F的瞬时功率;

(2)若物体撞击钉子后瞬间弹起,且使其不再落下,钉子获得20J的动能向下运动,钉子总长为10cm,撞击前插入部分可以忽略,不计钉子重力.已知钉子在插入过程中所受的阻力Ff与深度x的关系图象如图丙所示,求钉子能够插入的最大深度.

 

(1)瞬时功率为120W (2)最大深度为0.02m. 【解析】试题分析:(1)动能与势能之和是物体的机械能,由图2所示图象可以求出物体上升0.4m时物体的速度,根据动能定律求得力F的大小,然后代入功率的计算式即可; (2)钉子在插入过程中所受阻力f对钉子做功,数值等于钉子动能的改变,根据动能定律即可求得结果. (1)撤去F前,根据动能定理,有 由图象乙得,斜率为, 代入数据解得, 又由图象得时, ,即 代入数据解得. (2)碰撞后,对钉子,有, 由于平均阻力是最大阻力的一半,所以 又由图象丙得 代入数据解得:  
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如图所示的木板由倾斜部分和水平部分组成,两部分之间由一段圆弧面相连接.在木板的中间有位于竖直面内的光滑圆槽轨道,斜面的倾角为θ.现有10个质量均为m、半径均为r的均匀刚性球,在施加于1号球的水平外力F的作用下均静止,力F与圆槽在同一竖直面内,此时1号球球心距它在水平槽运动时的球心高度差为h.现撤去力F使小球开始运动,直到所有小球均运动到水平槽内.重力加速度为g.求:

(1)水平外力F的大小;

(2)1号球刚运动到水平槽时的速度;

(3)整个运动过程中,2号球对1号球所做的功.

 

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某缓冲装置的理想模型如图所示,劲度系数足够大的轻质弹簧与轻杆相连,轻杆可在固定的槽内移动,与槽间的滑动摩擦力恒为f。轻杆向右移动不超过时,装置可安全工作。一质量为m的小车若以速度撞击弹簧,可使轻杆向右移动了。轻杆与槽间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,且不计小车与地面的摩擦。

1若弹簧劲度系数为k,求轻杆开始移动时,弹簧的压缩量x;

2求小车离开弹簧瞬间的速度v;

3在轻杆运动的过程中,试分析小车的运动是不是匀变速运动?如果不是请说明理由,如果是请求出加速度a。

 

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1)让一重物拉着一条纸带自由下落,通过打点计时器在纸带上打点,然后取纸带的一段进行研究。若该同学打出的纸带如下图所示,已知重物的质量m=1kg,打点计时器的工作频率为50Hz,当地重力加速度g=9.8m/s2,利用这段纸带中的25两点测定物体重力势能的减少量为        J,物体动能的增加量为     J。通过计算比较可知,                    (保留两位小数)

2)该同学计算了多组动能的变化量△Ek,画出动能的变化量△Ek与下落的对应高度△h的关系图象,在实验误差允许的范围内,得到的△Ek△h图象应是如下图的   

 

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某探究学习小组的同学欲验证动能定理,他们在实验室组装了一套如右上图所示的装置,另外他们还找到了打点计时器所用的学生电源、导线、复写纸、纸带、小木块、细沙.当滑块连接上纸带,用细线通过滑轮挂上空的小沙桶时,释放小桶,滑块处于静止状态.

若你是小组中的一位成员,要完成该项实验,则:

(1)你认为还需要的实验器材有____________

(2)实验时为了保证滑块受到的合力与沙桶的总重力大小基本相等,沙和沙桶的总质量应满足的实验条件是_______________________,实验时首先要做的步骤是________________

(3)在(2)的基础上,某同学用天平称量滑块的质量为M.往沙桶中装入适量的细沙,用天平称出此时沙和沙桶的总质量为m.让沙桶带动滑块加速运动.用打点计时器记录其运动情况,在打点计时器打出的纸带上取两点,测出这两点的间距L和这两点的速度大小v1v2(v1v2).则本实验最终要验证的数学表达式为 ______________.(用题中的字母表示实验中测量得到的物理量)

 

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在检测某款电动车性能的实验中,质量为8×102kg的电动车由静止开始沿平直公路行驶,达到的最大速度为15 m/s。利用传感器测得此过程中不同时刻电动车的牵引力F与对应的速度v,并描绘出图象(图中ABBO均为直线),假设电动车行驶中所受的阻力恒定,则下列说法错误的是

A. 在全过程中,电动车在B点时速度最大

B. 电动车做匀加速运动时的加速度为2m/s2

C. 电动车的额定功率为6kW

D. 电动车做匀加速运动所需的时间为1.5s

 

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