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水上滑梯可简化成如图所示的模型:倾角为θ=37°斜滑道AB和水平滑道BC平滑连接...

水上滑梯可简化成如图所示的模型:倾角为θ=37°斜滑道AB和水平滑道BC平滑连接(设经过B点前后速度大小不变),起点A距水面的高度H=7.0m,BCd=2.0m,端点C距水面的高度h=1.0m.一质量m=50kg的运动员从滑道起点A点无初速地自由滑下,运动员与ABBC间的动摩擦因数均为μ=0.1.(取重力加速度g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8,运动员在运动过程中可视为质点)

(1)求运动员沿AB下滑时加速度的大小a

(2)求运动员从A滑到C的过程中克服摩擦力所做的功W和到达C点时速度的大小v

(3)保持水平滑道左端点在同一竖直线上,调节水平滑道高度h和长度d到图中BC位置时,运动员从滑梯平抛到水面的水平位移最大,求此时滑道BC距水面的高度h′.

 

(1)a=5.2m/s2 (2) W=500J , v=10m/s (3) h′=3m 【解析】(1)运动员沿AB下滑时,受力情况如图所示 Ff=μFN=μmgcosθ 根据牛顿第二定律:mgsinα﹣μmgcosθ=ma 得运动员沿AB下滑时加速度的大小为:a=gsinθ﹣μgcosθ=5.2 m/s2 (2)运动员从A滑到C的过程中,克服摩擦力做功为: W=μmgcosθ()+μmgd=μmg[d+(H﹣h)cotθ]=μmg×10=500J 由动能定理得:mg(H﹣h)﹣W=mv2 得运动员滑到C点时速度的大小 v=10m/s (3)在从C点滑出至落到水面的过程中,运动员做平抛运动的时间为t, h’=gt2, 下滑过程中克服摩擦做功保持不变W=500J 根据动能定理得:mg(H﹣h’)﹣W=mv2, 运动员在水平方向的位移: 当h’═3m时,水平位移最大.  
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在冬天,高为h=1.25m的水平平台上覆盖了一层冰.一乘雪橇的滑雪爱好者,从距平台边缘一定距离处,以初速度v=7m/s向平台边缘滑去.雪橇和滑雪者的总质量为75kg,离开平台后落到水平地面上的着地点到平台边缘的水平距离为2.5m.(不计空气阻力,g=10m/s2)求:

(1)滑雪者离开平台时的速度;

(2)滑雪者即将着地时,其速度方向与水平地面的夹角;

(3)滑雪爱好者在平台上克服摩擦力所做的功.

 

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质量m=2kg的物体从在足够高的空中自由下落(不计空气阻力),取g=10m/s2,求:

(1)刚开始下落20m过程中重力的平均功率;

(2)第2s末重力的瞬时功率.

 

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利用如图1装置做“验证机械能守恒定律”的实验.

(1)除打点计时器(含纸带、复写纸)、交流电源、铁架台、导线及开关外,在下面的器材中,必须使用的还有____________.(选填器材前的字母)

A.大小合适的铁质重锤

B.体积较大的木质重锤

C.秒表

D.刻度尺

(2)图2是实验中得到的一条纸带,在纸带上选取三个连续打出的点ABC,测得它们到起始点O的距离如图所示,重锤质量m=1kg,已知当地重力加速度g=9.8m/s2,打点计时器打点的周期为0.02s.从打下O点到打下B点的过程中,重锤重力势能的减少量△Ep=__J,重锤动能的增加量△Ek=____J.(结果保留三位有效数字)

(3)在实验过程中,下列实验操作和数据处理正确的是____________

A.释放重锤前,应使纸带保持竖直

B.做实验时,先释放重锤,再接通打点计时器的电源

C.为测量打点计时器打下某点时重锤的速度v,可测量该点到O点的距离h,再根据公式计算,其中g应取当地的重力加速度

D.用刻度尺测量某点到O点的距离h,利用公式mgh计算重力势能的减少量,其中g应取当地的重力加速度值

(4)某同学在纸带上选取计数点后,测量它们到起始点O的距离h,并计算出打相应计数点时重锤的速度v,通过描绘v2h图象去研究机械能是否守恒.若实验中重锤所受阻力不可忽略,且阻力大小保持不变,从理论上分析,合理的v2h图象是图3中的哪一个____

 

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在风洞实验室内的竖直粗糙墙面上放置一钢板,风垂直吹向钢板,在钢板由静止开始下落的过程中,作用在钢板上的风力恒定.用EKEvP分别表示钢板下落过程中的动能、机械能、速度和重力的瞬时功率,关于它们随下落高度或下落时间的变化规律,下列四个图象中正确的是(  )

A.     B.

C.     D.

 

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如图所示,在排球比赛中,假设排球运动员某次发球后排球恰好从网上边缘过网,排球网高H=2.24m,排球质量为m=300g,运动员对排球做的功为W1=20J,排球运动过程中克服空气阻力做功为W2=4.12J,重力加速度g=10m/s2.球从手刚发出位置的高度h=2.04m,选地面为零势能面,则(  )

A. 与排球从手刚发出相比较,排球恰好到达球网上边缘时重力势能的增加量为6.72 J

B. 排球恰好到达球网上边缘时的机械能为22 J

C. 排球恰好到达球网上边缘时的动能为15.88 J

D. 与排球从手刚发出相比较,排球恰好到达球网上边缘时动能的减少量为4.72 J

 

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