如图所示,光滑水平面AB与竖直面内的半圆形导轨在B点相切,半圆形导轨的半径为R一个质量为m的物体将弹簧压缩至A点后由静止释放,在弹力作用下物体获得某一向右的速度后脱离弹簧,当它经过B点进入导轨的瞬间对轨道的压力为其重力的8倍,之后向上运动恰能到达最高点C (不计空气阻力)试求:
(1)物体在A点时弹簧的弹性势能;
(2)物体从B点运动至C点的过程中阻力所做的功;
(3)物体离开C点后落回水平面时的位置与B点的距离。
【答案】(1)3.5mgR(2)-mgR(3)2R
【解析】(1)设物体在B点的速度为vB,对轨道的压力为FNB,
则有:FNB-mg=又FNB=8mg ∴mvB2=3.5mgR
由能量转化与守恒定律可知:弹性势能Ep=mvB2=3.5mgR……………….(4分)
(2)设物体在C点的速度为vC
由题意可知:mg=
物体从B点运动到C点的过程中,设阻力做的功为W,由动能定理得W-2mgR=mvC2-mvB2
解得W=-mgR………………………(4分)
(3)物体离开C点后做平抛运动,设落地点与B点的距离为s,
由平抛运动规律得s=vCt,2R=gt2
解得s=2R………………………. (2分)
本题考查圆周运动,在B点由弹力和重力提供向心力,由A点到B点,弹簧的弹性势能转化为物体的动能,由此可求得弹性势能,在C点由重力提供向心力,从B点到C点应用动能定理可求得克服阻力做功
【题型】解答题
【结束】
12
一平台的局部如图甲所示,水平面光滑,竖直面粗糙,物体B与竖直面动摩擦因数μ=0.5,右角上固定一定滑轮,在水平面上放着一质量mA=1.0kg,大小可忽略的物块A,一轻绳绕过定滑轮,轻绳左端系在物块A上,右端系住物块B,物块B质量mB=1.0kg物块B刚好可与竖直面接触。起始时令两物体都处于静止状态,绳被拉直,设物体A距滑轮足够远,台面足够高,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,忽略滑轮质量及其与轴之间的摩擦,g取10m/s2,求
(1)同时由静止释放AB,经t=1s,则A的速度多大;
(2)同时由静止释放AB,同时也对物块B施加力F,方向水平向左,大小随时间变化如图乙所示,求物块B运动过程中的最大速度和物块B经多长时停止运动。
某同学为探究加速度与合外力的关系,设计了如图甲所示的实验装置。一端带有定滑轮的长木板固定在水平桌面上,用轻绳绕过定滑轮及轻滑轮将小车与弹簧测力计相连。实验中改变悬挂的钩码个数进行多次测量,记录弹簧测力计的示数F,并利用纸带计算出小车对应的加速度a。
(1)实验中钩码的质量可以不需要远小于小车质量,其原因是_____。
A.小车所受的拉力与钩码的重力无关
B.小车所受的拉力等于钩码重力的一半
C.小车所受的拉力可由弹簧测力计直接测出
(2)图乙是实验中得到的某条纸带的一部分。已知打点计时器使用的交流电频率为50Hz,由纸带数据求出小车的加速度a=____m/s²。
(3)根据实验数据绘出小车的加速度a与弹簧测力计示数F的关系图像,下列图像中最符合本实验实际情况的是(____)
【答案】 C 0.75 B
【解析】(1)根据实验原理可知,弹簧测力计的读数为小车所受合外力,则不需要砝码和砝码盘的总质量应远小于小车的质量的条件,故AB错误,C正确;
故选:C;
(2)在匀变速直线运动中连续相等时间内的位移差为常数,即:△x=aT2,
解得:a===0.75m/s2.
(3)由题意可知,小车的加速度a与弹簧测力计的示数F的关系应该是成线性关系,即为不是过原点的一条倾斜直线,实验存在阻力,故B符合;
点晴: 根据实验原理,弹簧测力计的读数为小车所受合外力,则不需要砝码和砝码盘的总质量应远小于小车的质量的条件;在匀变速直线运动中连续相等时间内的位移差为常数,根据作差法求解加速度;数据作出小车的加速度a与弹簧测力计的示数F的关系图象,应该是过原点的一条倾斜直线.
【题型】实验题
【结束】
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如图所示,光滑水平面AB与竖直面内的半圆形导轨在B点相切,半圆形导轨的半径为R一个质量为m的物体将弹簧压缩至A点后由静止释放,在弹力作用下物体获得某一向右的速度后脱离弹簧,当它经过B点进入导轨的瞬间对轨道的压力为其重力的8倍,之后向上运动恰能到达最高点C (不计空气阻力)试求:
(1)物体在A点时弹簧的弹性势能;
(2)物体从B点运动至C点的过程中阻力所做的功;
(3)物体离开C点后落回水平面时的位置与B点的距离。
“验证力的平行四边形定则”的实验如图甲所示,其中A为固定橡皮筋的图钉,O为橡皮筋与细绳的结点,OB和OC为细绳.图实乙是在白纸上根据实验结果画出的图示.
①图乙中的____是力F1和F2的合力的实际测量值。
②本实验采用的科学方法是_______
A.理想实验法 B.控制变量法 C.等效替代法 D.建立物理模型法
③在实验中,如果其他条件不变仅将细绳换成橡皮筋,那么实验结果是否会发生变化?______。(选填“变”或“不变”)
【答案】 C 不变
【解析】试题分析:由于实验误差的存在,导致与合成的理论值(通过平行四边形定则得出的值)与实际值(实际实验的数值)存在差别,只要O点的作用效果相同,是否换成橡皮条不影响实验结果.
(1)与合成的理论值是通过平行四边形定则算出的值,而实际值是单独一个力拉O点的时的值,因此F是与合成的理论值, 是与合成的实际值.
(2)本实验中两个拉力的作用效果和一个拉力的作用效果相同,采用的科学方法是等效替代法,C正确.
(3)如果将细线也换成橡皮筋,只要将结点拉到相同的位置,实验结果不会发生变化.
【题型】实验题
【结束】
10
某同学为探究加速度与合外力的关系,设计了如图甲所示的实验装置。一端带有定滑轮的长木板固定在水平桌面上,用轻绳绕过定滑轮及轻滑轮将小车与弹簧测力计相连。实验中改变悬挂的钩码个数进行多次测量,记录弹簧测力计的示数F,并利用纸带计算出小车对应的加速度a。
(1)实验中钩码的质量可以不需要远小于小车质量,其原因是_____。
A.小车所受的拉力与钩码的重力无关
B.小车所受的拉力等于钩码重力的一半
C.小车所受的拉力可由弹簧测力计直接测出
(2)图乙是实验中得到的某条纸带的一部分。已知打点计时器使用的交流电频率为50Hz,由纸带数据求出小车的加速度a=____m/s²。
(3)根据实验数据绘出小车的加速度a与弹簧测力计示数F的关系图像,下列图像中最符合本实验实际情况的是(____)
如图甲所示,在粗糙水平面上放一质量为M的斜面体,质量为m的木块沿斜面匀速下滑,此过程中斜面体保持静止,若如乙、丙、丁、戊图分别沿四个方向对物体施力,物体在沿斜面相应运动方向,斜面体仍保持静止,下列说法正确的是
A. 乙图中物体正向下运动,则此时地面对斜面体摩擦力为零
B. 丙图中物体正向下运动,则此时地面对斜面体摩擦力为零
C. 丁图中物体正向下运动,则此时地面对斜面体摩擦力为零
D. 戊图中物体正向上运动,则此时地面对斜面体摩擦力为零
【答案】ABC
【解析】试题分析:对甲图分析,物体向下运动,受重力、垂直斜面的弹力、沿斜面向上的摩擦力,物体匀速下滑,则得;对此时的斜面分析,受重力、地面的支持力、垂直斜面向下的压力、沿斜面向下的摩擦力,斜面与地面间的摩擦力假如水平向左,则,又因知,f为零。同理当物体沿斜面下滑时都有,及斜面与地面的摩擦力为零,ABC对;当物体沿斜面上滑时,斜面受沿斜面向上的摩擦力、重力、垂直斜面向下的压力、地面的支持力等。沿斜面向上的摩擦力、垂直斜面向下的压力的合力必向右,故斜面与地面一定有摩擦力,方向向左,D错。
考点:受力分析、整体隔离法的应用。
【名师点睛】略。
【题型】单选题
【结束】
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“验证力的平行四边形定则”的实验如图甲所示,其中A为固定橡皮筋的图钉,O为橡皮筋与细绳的结点,OB和OC为细绳.图实乙是在白纸上根据实验结果画出的图示.
①图乙中的____是力F1和F2的合力的实际测量值。
②本实验采用的科学方法是_______
A.理想实验法 B.控制变量法 C.等效替代法 D.建立物理模型法
③在实验中,如果其他条件不变仅将细绳换成橡皮筋,那么实验结果是否会发生变化?______。(选填“变”或“不变”)
一辆汽车在水平路面上匀速直线行驶,阻力恒定为f. t1时刻驶入一段阻力为2f的路段继续行驶。t2时刻驶出这段路,阻力恢复为f行驶中汽车功率恒定,则汽车的速度v及牵引力F随时间t的变化图象可能是
A. B.
C. D.
【答案】AC
【解析】试题分析:t1之前,汽车做匀速直线运动,牵引力与阻力相等,t1时刻后阻力变为2f,汽车做减速运动,由知,随着速度的减小,牵引力逐渐的增大,即汽车做加速度逐渐减小的减速运动,当牵引力增大到2f时,汽车做匀速运动。t2时刻后,汽车驶出这段路,阻力恢复为f,这时牵引力为2f大于阻力f,汽车做加速运动,由知,随着速度的增加,牵引力逐渐的减小,加速度逐渐减小。由上分析知,A、C对。
考点:机车启动。
【名师点睛】“机车的启动”模型:
物体在牵引力(受功率和速度制约)作用下,从静止开始克服一定的阻力,最后达到最大速度的整个加速过程,可看作“机车的启动”模型.
(1)恒定功率启动(所受阻力一定)
先做变加速(a减小)运动,再做匀速(a=0)运动,在此过程中,F牵、v、a的变化情况是:
(2)恒定加速度启动(所受阻力一定)
先做匀加速运动,再做变加速运动,最后匀速运动,具体变化过程如下
(3)启动过程满足的运动规律
机车的功率P=Fv
机车的加速度a=
当机车的速度达到最大时,F=Ff,a=0,最大速度vm=
【题型】单选题
【结束】
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如图甲所示,在粗糙水平面上放一质量为M的斜面体,质量为m的木块沿斜面匀速下滑,此过程中斜面体保持静止,若如乙、丙、丁、戊图分别沿四个方向对物体施力,物体在沿斜面相应运动方向,斜面体仍保持静止,下列说法正确的是
A. 乙图中物体正向下运动,则此时地面对斜面体摩擦力为零
B. 丙图中物体正向下运动,则此时地面对斜面体摩擦力为零
C. 丁图中物体正向下运动,则此时地面对斜面体摩擦力为零
D. 戊图中物体正向上运动,则此时地面对斜面体摩擦力为零
如图所示,AB为斜面,BC为水平面.从A点以水平速度v向右抛出小球时,其落点与A点的水平距离为s1;从A点以水平速度3v向右抛出小球时,其落点与A点的水平距离为s2.不计空气阻力,则s1∶s2可能为
A. 1∶3 B. 1∶8 C. 1∶12 D. 1∶24
【答案】AB
【解析】试题分析:本题可分三种情况进行讨论:①若两次小球都落在BC水平面上,则下落的高度相同,所以运动的时间相同,由知,水平距离之比等于水平初速度之比为;
②若两次小球都落在斜面AB上,设斜面倾角为,则有在沿斜面垂直的方向上(注意这只是一个分运动),小球作自由落体运动,设运动的时间分别为和,则:由,得,可得t1:t2=v:3v=1:3,水平位移为,可得s1:s2=1:9.
③若第一次落在斜面AB上,第二次落在水平面BC上,根据平抛运动的基本规律可知其水平位移比值在1:3到1:9之间.故AB可能
考点:考查了平抛运动规律的应用
【题型】单选题
【结束】
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一辆汽车在水平路面上匀速直线行驶,阻力恒定为f. t1时刻驶入一段阻力为2f的路段继续行驶。t2时刻驶出这段路,阻力恢复为f行驶中汽车功率恒定,则汽车的速度v及牵引力F随时间t的变化图象可能是
A. B.
C. D.