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如图1所示,一根轻质弹簧上端固定在天花板上,下端挂一小球(可视为质点),弹簧处于...

如图1所示,一根轻质弹簧上端固定在天花板上,下端挂一小球(可视为质点),弹簧处于原长时小球位于O点.将小球从O点由静止释放,小球沿竖直方向在OP之间做往复运动,如图2所示.小球运动过程中弹簧始终处于弹性限度内.不计空气阻力,重力加速度为g

1)在小球运动的过程中,经过某一位置A时动能为Ek1,重力势能为EP1,弹簧弹性势能为E1,经过另一位置B时动能为Ek2,重力势能为EP2,弹簧弹性势能为E2.请根据功是能量转化的量度,证明:小球由A运动到B 的过程中,小球、弹簧和地球组成的物体系统机械能守恒;

2)已知弹簧劲度系数为k.以O点为坐标原点,竖直向下为x轴正方向,建立一维坐标系Ox,如图2所示.

a.请在图3中画出小球从O运动到P的过程中,弹簧弹力的大小F随相对于O点的位移x变化的图象.根据Fx图象求:小球从O运动到任意位置x的过程中弹力所做的功W,以及小球在此位置时弹簧的弹性势能E

b.已知小球质量为m.求小球经过OP中点时瞬时速度的大小v

 

(1)略;(2)a.如图所示;;;b.。 【解析】 试题(1)设重力做的功为WG,弹力做的功为W弹 根据动能定理 WG + W弹= Ek2 - Ek1(1分) 由重力做功与重力势能的关系 WG = Ep1 – Ep2(1分) 由弹力做功与弹性势能的关系 W弹= E弹1- E弹2(1分) 联立以上三式可得 Ek1+ Ep1+E弹1= Ek2+Ep2+E弹2 (1分) (2)a. F-x图象如右图所示 (1分) 图中的图线和x轴围成的面积表示功的大小 所以弹力做功为(注:没有负号扣1分) (2分) 由弹力做功与弹性势能的关系 W弹=" 0" -E弹 解得(1分) b. 小球由O点到OP中点,根据动能定理(1分) 小球由O点到P点,根据机械能守恒定律(1分) 解得(1分)
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考点分析:
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如图所示,用长l=0. 5m的细线悬挂质量M=990g的木块,静止悬挂在天花板上的O一颗质量m=10g的子弹以水平速度v0=200m/s射入木块,瞬间留在木块中,接着和木块共同上摆g=10m/s2求:

(1)子弹射入木块后瞬间它们共同速度的大小v:

(2)子弹射入木块后瞬间,细线施加的拉力大小T;

(3)木块向右摆动的最大摆角θ。

 

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如图所示,质量m=0.20kg的滑块(可视为质点)从固定的粗糙斜面的顶端由静止开始下滑,滑到斜面底端时速度大小v=4.0m/s。已知斜面的倾角θ=37°,斜面长度L=4.0m,sin37°=0.60,cos37°=0.80,空气阻力忽略不计,取重力加速度g=10m/s2求:

(1)滑块沿斜面下滑的加速度大小;

(2)滑块与斜面间的动摩擦因数;

(3)在整个下滑过程中重力对滑块的冲量.

 

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在物理学中,常常用等效替代、类比、微小量放大等方法来研究问题,如在牛顿发现万有引力定律一百多年后,卡文迪许利用微小量放大法由实验测出了万有引力常量G的数值,如图所示是卡文迪许扭秤实验示意图卡文迪许的实验常被称为是称量地球质量的实验,因为由G的数值及其他已知量,就可计算出地球的质量,卡文迪许也因此被誉为第一个称量地球的人

(1)若在某次实验中,卡文迪许测出质量分别为m1、m2相距为r的两个小球之间引力的大小为F,求万有引力常量G;

(2)若已知地球半径为R,地球表面重力加速度为g,万有引力常量为G,忽略地球自转的影响,请推导出地球质量M;

(3)取万有引力常量G=6.67×10-11N·m2/kg2,地球质量M=6.0×1024kg,月球质量m=7.3×1022kg,月地距离r=3.8×105km,计算月球和地球之间的万有引力大小(结果保留一位有效数字)

 

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某同学特别喜欢逛玩具商店,一次逛店时一件玩具引起了他的极大兴趣,玩具的主体部分是由5个完全相同的弹性小球组成,如图所示,小球由等长轻线悬挂并排处于同一水平高度,对此玩具装置作出的如下判断,你认为正确的是

A. 如果将最右边的1个小球提起一定高度由静止释放,该小球碰撞后几乎反弹到同一高度,另几个小球几乎保持原地不动

B. 如果将最右边的2个小球一起(不改变位置关系)提起一定高度由静止释放,则这2个小球与左方小球碰撞后立即反弹,另3个小球立即向左运动

C. 如果将最右边的3个小球一起(不改变位置关系)提起一定的高度由静止释放,则发生碰撞后,这5个小球一起向左运动

D. 无论一次提起几个小球,这些小球将依次发生弹性碰撞,速度互换,最终表现为一侧下去几个小球,另一侧将起来等数量的几个小球

 

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类比是一种常用的研究方法。对于直线运动,教科书中讲解了由图象求位移的方法。请你借鉴此方法分析下列说法,其中不正确的是  

A. 加速度时间图线和横轴围成的面积可以求出对应时间内做直线运动物体的速度变化量

B. 速度图线和横轴围成的面积可以求出对应速度变化过程中力做功的功率

C. 位移图线和横轴围成的面积可以求出对应位移内力所做的功

D. 时间图线和横轴围成的面积可以求出对应时间内F的冲量

 

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