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质量为M、长为的杆水平放置,杆两端A、B系着长为3L的不可伸长且光滑的柔软绳,绳...

质量为M、长为的杆水平放置,杆两端AB系着长为3L的不可伸长且光滑的柔软绳,绳上套着一质量为m的小铁环。已知重力加速度为g,不计空气影响。

1)现让杆和环均静止悬挂在空中,如图甲,求绳中拉力的大小;

2)若杆与环保持相对静止,在空中沿AB方向水平向右做匀加速直线运动,此时环恰好悬于A端的正下方,如图乙所示。

求此状态下杆的加速度大小a

为保持这种状态需在杆上施加一个多大的外力,方向如何?

 

(1)(1)①②,方向与水平方向成α=60°斜向上 【解析】 正确受力分析,由平衡条件和牛顿第二定律求解. (1)如图,设平衡时,绳中拉力为FT,有 2FTcos θ-mg=0① 由图知 cos θ=② 由①②式解得 FT=mg.③ (2)①此时,对小铁环受力分析如图,有 FT′sin θ′=ma④ FT+FT′cos θ′-mg=0⑤ 由图知θ′=60°,代入④⑤式解得 a=g.⑥ ②如图,设外力F与水平方向成α角,将杆和小铁环当成一个整体,有 Fcos α=(M+m)a⑦ Fsin α-(M+m)g=0⑧ 由⑥⑦⑧式解得 F=(M+m)g tan α=(或α=60°).  
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12分)如图,水平地面上的矩形箱子内有一倾角为的固定斜面,斜面上放一质量为m的光滑球。静止时,箱子顶部与球接触但无压力。箱子由静止开始向右做匀加速运动,然后改做加速度大小为a的匀减速运动直至静止,经过的总路程为s,运动过程中的最大速度为v

1)求箱子加速阶段的加速度大小a'

2)若a>g tan,求减速阶段球受到箱子左壁和顶部的作用力。

 

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18分)研究表明,一般人的刹车反应时间(即图甲中反应过程所用时间)t0=0.4s,但饮酒会导致反应时间延长。在某次试验中,志愿者少量饮酒后驾车以v0=72km/h的速度在试验场的水平路面上匀速行驶,从发现情况到汽车停止,行驶距离L=39m。减速过程中汽车位移s与速度v的关系曲线如图乙所示,此过程可视为匀变速直线运动。取重力加速度的大小g=10m/s2。求:

1)减速过程汽车加速度的大小及所用时间;

2)饮酒使志愿者的反应时间比一般人增加了多少; 

3)减速过程汽车对志愿者作用力的大小与志愿者重力大小的比值。

 

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短跑运动员完成100m赛跑的过程可简化为匀加速直线运动和匀速直线运动两个阶段。一次比赛中,某运动员用11.00s跑完全程。已知运动员在加速阶段的第2s内通过的距离为7.5m,求该运动员的加速度及在加速阶段通过的距离。

 

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某同学做验证力的平行四边形定则的实验情况如图甲所示,其中A为固定橡皮条的图钉,O为橡皮条与细绳的结点,OBOC为细绳。图乙是在白纸上根据实验结果画出的图。

(1)如果没有操作失误,图乙中的FF两力中,方向一定沿AO方向的是________

(2)本实验采用的科学方法是________

A.理想实验法  B.等效替代法  C.控制变量法   D.建立物理模型法

(3)实验时,主要的步骤是:

A.在桌上放一块方木板,在方木板上铺一张白纸,用图钉把白纸钉在方木板上;

B.用图钉把橡皮条的一端固定在板上的A点,在橡皮条的另一端拴上两条细绳,细绳的另一端系着绳套;

C.用两个弹簧测力计分别钩住绳套,互成角度地拉橡皮条,使橡皮条伸长,结点到达某一位置O,记录下O点的位置,读出两个弹簧测力计的示数;

D.按选好的标度,用铅笔和刻度尺作出两只弹簧测力计的拉力F1F2的图示,并用平行四边形定则求出合力F

E.只用一只弹簧测力计,通过细绳套拉橡皮条使其伸长,读出弹簧测力计的示数,记下细绳的方向,按同一标度作出这个力F的图示;

F.比较FF的大小和方向,看它们是否相同,得出结论。

上述步骤中:①有重要遗漏的步骤的序号是________________

②遗漏的内容分别是______________________ _____________________________

 

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1)关于打点计时器的使用,下列说法中正确的是      

A.电磁打点计时器使用的是4V~6V的直流电源

B.在测量物体速度时,先让物体运动,后接通打点计时器的电源

C.使用的电源频率越高,打点的时间间隔就越小

D.纸带上打的点越密,说明物体运动的越快

2)在研究匀变速直线运动的实验中,算出小车经过各计数点的瞬时速度,为了计算加速度,最佳的方法是      

A.根据任意两计数点的速度用公式a=Δv/Δt算出加速度

B.依次算出通过连续两计数点间的加速度,算出平均值作为小车的加速度

C.根据实验数据画出v-t图象,量取其倾角α,由公式a=tanα求出加速度

D.根据实验数据画出v-t图象,由图象上相距较远的两点所对应的速度、时间用公式a=Δv/Δt算出加速度

3)在研究匀变速直线运动的实验中电源频率为50Hz,如图所示为一次记录小车运动情况的纸带,图中ABCDE为相邻的记数点,相邻记数点间有4个计时点未标出,设A点为计时起点

由图判断小车做       直线运动,相邻记数点间的时间间隔为    s

③BE间的平均速度=       m/s④C点的瞬时速度vC=       m/s

小车的加速度a=       m/s2

 

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