(17分)如图所示,光滑水平面右端B处连接一个竖直的半径为R的光滑半圆轨道,在离B距离为x的A点,用水平恒力将质量为m的质点从静止开始推到B处后撤去恒力,质点沿半圆轨道运动到C处后又正好落回A点,求:
(1)推力对小球所做的功.
(2)x取何值时,完成上述运动所做的功最少?最小功为多少?
(3)x取何值时,完成上述运动用力最小?最小力为多少?
A、B两个木块叠放在竖直轻弹簧上,如图所示,已知mA=mB=1 kg,轻弹簧的劲度系数为100 N/m。若在木块A上作用一个竖直向上的力F,使木块A由静止开始以2 m/s2的加速度竖直向上做匀加速运动。取g=10 m/s2。
(1)求使木块A竖直向上做匀加速运动的过程中,力F的最大值是多少?
(2)若木块A竖直向上做匀加速运动,直到A、B分离的过程中,弹簧的弹性势能减少了1.28 J,则在这个过程中力F对木块做的功是多少?
如图所示,水平转台上放有质量均为m的两个小物块A、B,A离转轴中心的距离为L,A、B间用长为L的细线相连。开始时,A、B与轴心在同一直线上,细线刚好被拉直,A、B与水平转台间的动摩擦因数均为μ,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,求:
(1)当转台的角速度达到多大时细线上开始出现张力?
(2)当转台的角速度达到多大时A物块开始滑动?
(10分)有一个冰上滑木箱的游戏节目,规则是:选手们从起点开始用力推箱一段时间后,放手让箱向前滑动,若箱最后停在桌上有效区域内,视为成功;若箱最后未停在桌上有效区域内就视为失败。其简化模型如图所示,AC是长度为L1=7 m的水平冰面,选手们可将木箱放在A点,从A点开始用一恒定不变的水平推力推箱,BC为有效区域。已知BC长度L2=1 m,木箱的质量m=50 kg,木箱与冰面间的动摩擦因数μ=0.1。某选手作用在木箱上的水平推力F=200 N,木箱沿AC做直线运动,若木箱可视为质点,g取10 m/s2。那么该选手要想游戏获得成功,试求:
(1)推力作用在木箱上时的加速度大小;
(2)推力作用在木箱上的时间满足什么条件?
在“探究功与速度变化的关系”实验中,采用如图甲所示装置,水平正方形桌面距离地面高度为h,将橡皮筋的两端固定在桌子边缘上的两点,将小球置于橡皮筋的中点,向左移动距离s,使橡皮筋产生形变,由静止释放后,小球飞离桌面,测得其平抛的水平射程为L。改变橡皮筋的条数,重复实验。
(1)实验中,小球每次释放的位置应________(填“不同”“相同”或“随意”)。
(2)取橡皮筋对小球做功W为纵坐标,为了在坐标系中描点得到一条直线,如图乙所示,应选为________横坐标(选L或L2)。若直线与纵轴的截距为b,斜率为k,可求小球与桌面间的动摩擦因数为________(使用题中所给符号表示)。
“用DIS研究加速度与力的关系”的实验装置如图(a)所示,实验中用所挂钩码的重量作为细线对小车的拉力F.通过增加钩码的数量,多次测量,可得小车运动的加速度a和所受拉力F的关系图象.他们在轨道水平和倾斜的两种情况下分别做了实验,得到了两条a﹣F图线,如图(b)所示.
(1)图线 (选填“①”或“②”) 是在轨道右侧抬高成为斜面情况下得到的;
(2)在轨道水平时,小车运动的阻力Ff= N;
(3)(单选)图(b)中,拉力F较大时,a﹣F图线明显弯曲,产生误差.为避免此误差可采取的措施是 .
A.调整轨道的倾角,在未挂钩码时使小车能在轨道上匀速运动 |
B.在增加钩码数量的同时在小车上增加砝码,使钩码的总质量始终远小于小车的总质量 |
C.将无线力传感器捆绑在小车上,再将细线连在力传感器上,用力传感器读数代替钩码的重力 |
D.更换实验中使用的钩码规格,采用质量较小的钩码进行上述实验. |