若一边长为a质量为m木块放在底面为正方形(边长为)的盛水足够深的长方体容器中,开始时,木块静止,有一半没入水中,水面距容器底的距离为2a,如图所示.现用力F将木块缓慢地压到容器底部,不计摩擦,求这一过程中压力做的功.
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点(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m=1kg,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.(g取10 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.
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.
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。
(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2、5两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 。
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v1与v2(v1<v2).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)