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如图甲所示,ABC为水平轨道,与固定在竖直平面内的半圆形光滑轨道CD平滑连接,C...

如图甲所示,ABC为水平轨道,与固定在竖直平面内的半圆形光滑轨道CD平滑连接,CD为竖直直径,轨道半径为R=0.2m。有一轻弹簧,左端固定在A点,弹簧处于自然状态时其右端恰好位于B点, B点左侧轨道AB光滑,右侧轨道BC动摩擦因数μ=0.1,BC长为L=1.0m;用质量为m=0.2kg的小物块缓慢压缩弹簧(不拴接),使弹簧储存一定弹性势能EP后释放,物块经过B点继续运动从C点进入圆轨道,并通过D点;用力传感器测出小物块经过D点时对轨道压力F;改变弹簧压缩量,探究轨道D点受到压力F与弹簧弹性势能EP的关系。弹簧形变都在弹性限度之内,重力加速度g10m/s2,求:

(1)小物块释放后运动到C点,此过程小物块克服摩擦力做功;

(2)压力F随弹簧的弹性势能EP变化的函数表达式;

(3)在图乙中画出F随弹性势能EP变化的图线.

 

(1) W=0.2J (2) (3)如图所示 【解析】(1)小物块从释放后运动到C点克服摩擦力做功W=μmgL=0.2J (2)小物块在D处: 小物块从释放后运动到B点,弹簧和小物块系统机械能守恒。 B点到D点运动过程由动能定理得: 联立以上式子解得:-mg 代入数据得:压力F随弹簧的弹性势能EP变化的函数表达式是: (3)F随弹性势能EP变化的图线如图示  
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我国的“嫦娥工程”计划2020年实现登月。若登月舱经过多次变轨后,到达距月球表面高度为h的圆形轨道上,绕月球飞行,最后变轨使登月舱在月球表面顺利着陆。宇航员在月球上将一小球以初速度v0竖直向上抛出,测得小球落回抛出点的时间为t,已知月球半径为R,求:

(1)月球表面附近的重力加速度g

(2)登月舱绕月球飞行的周期T

 

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《愤怒的小鸟》是一款时下非常流行的游戏,游戏中的故事也相当有趣,如图甲所示,为了报复偷走鸟蛋的肥猪们,鸟儿以自己的身体为武器,如炮弹般弹射出去攻击肥猪们的堡垒.某班的同学们根据自己所学的物理知识进行假设:小鸟被弹弓沿水平方向弹出,如图乙所示,若h1=0.8m,l1=2m,h2=2.4m,l2=1m,小鸟飞出后能否直接打中肥猪的堡垒?请用计算结果进行说明.(取重力加速度g=10m/s2)

 

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如图为“验证机械能守恒定律”的实验装置示意图。

(1)某同学按照正确操作选的纸带如图 ,其中O是起始点,ABC是打点计时器连续打下的3个点,打点频率为50Hz,该同学用毫米刻度尺测量OABC各点的距离,并记录在图中(单位:cm),重锤的质量为m =0.1kg,重力加速度g =9.80m/s2。根据以上数据当打点计时器打到B点时,重物重力势能的减少量为_______J ,动能的增加量为_________ J。(要求计算结果均保留三位有效数字)

(2)通过作图象的方法可以剔除偶然误差较大的数据,提高实验的准确程度。从纸带上选取多个点,测量从起始点O到其余各点的下落高度h,并计算各点速度的平方v 2,然后以为纵轴,以下落高度h为横轴 ,根据实验数据作出图线。若在实验误差允许的范围内,图线是一条过原点的直线,验证了机械能守恒定律,则图线斜率表示的物理量是________

(3)在实验过程中,以下说法正确的是_______

A.实验中摩擦不可避免,纸带越短克服摩擦做功越小,因此,实验选取纸带越短越好

B.实验中用天平称出重物的质量是必不可少的步骤

C.测出重物下落时间t,通过v =gt计算出瞬时速度

D.若纸带前面几点较为密集且不清楚,可以舍去前面比较密集的点,合理选取一段打点比较清晰的纸带,同样可以验证

 

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某同学为探究合力做功与物体动能改变的关系设计了如下实验,他的操作步骤:

(1)按图摆好实验装置,其中小车质量M=0.20kg,钩码总质量m=0.05kg.

(2)先接通打点计时器的电源(电源频率为f=50Hz),然后释放小车,打出一条纸带.

(3)他在多次重复实验得到的纸带中取出自认为满意的一条,如图所示.把打下的第一点记作0,然后依次取若干个计数点,相邻计数点间还有4个点未画出,用厘米刻度尺测得各计数点到0点距离分别为d1=0.041m,d2=0.055m,d3=0.167m,d4=0.256m,d5=0.360m,d6=0.480m…,他把钩码重力(当地重力加速度g=10m/s2)作为小车所受合力,算出打下0点到打下第5点合力做功W________J(结果保留三位有效数字),用正确的公式Ek________(用相关数据前字母列式)把打下第5点时小车的动能作为小车动能的改变量,算得Ek=0.125J.

(4)此次实验探究的结果,他没能得到合力对物体做的功等于物体动能的增量,且误差很大.通过反思,他认为产生误差的主要原因是________.

A.钩码质量太大,使得合力对物体做功的测量值比真实值偏大太多

B.钩码质量太小,使得合力对物体做功的测量值比真实值偏大太多

C.没有平衡摩擦力,使得合力对物体做功的测量值比真实值偏大太多

D.没有使用最小刻度为毫米的刻度尺测距离也是产生此误差的主要原因

 

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如图,一长为L的轻质细杆一端与质量为m的小球 (可视为质点)相连,另一端可绕O点转动,现使轻杆在同一竖直面内作匀速转动,测得小球的向心加速度大小为g(g为当地的重力加速度),下列说法正确的是(     )

A. 小球的线速度大小为gL

B. 小球运动到最高点时处于完全失重状态

C. 当轻杆转到水平位置时,轻杆对小球作用力方向斜向上与半径成45°角

D. 轻杆在匀速转动过程中,轻杆对小球作用力的最大值为mg

 

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