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如图,质量为m=1 kg的小滑块(视为质点)在半径为R=0.4 m的四分之一圆弧...

如图,质量为m=1 kg的小滑块(视为质点)在半径为R=0.4 m的四分之一圆弧A端由静止开始释放,它运动到B点时速度为v=2 m/s.当滑块经过B后立即将圆弧轨道撤去.滑块在光滑水平面上运动一段距离后,通过换向轨道由C点过渡到倾角为θ=37°、长s=1 m的斜面CD,CD之间铺了一层匀质特殊材料,其与滑块间的动摩擦因数可在0≤μ≤1.5之间调节.斜面底部D点与光滑地面平滑相连,地面上一根轻弹簧一端固定在O,自然状态下另一端恰好在D.认为滑块在CD两处换向时速度大小均不变,最大静摩擦力等于滑动摩擦力.g=10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,不计空气阻力.

(1) 求滑块对B点的压力大小以及在AB上克服阻力所做的功.

(2) 若设置μ=0,求滑块从C第一次运动到D的时间及弹簧的最大弹性势能

(3) 若最终滑块停在D,μ的取值范围.

 

(1) 2 J (2) 2J (3) 0.125≤μ<0.75或μ=1 【解析】 (1) 在B点, 解得F=20 N 由牛顿第三定律,F'=20 N 从A到B,由动能定理得 得到W=2 J (2) 在CD间运动,有 加速度 a=gsin θ=6 m/s2 匀变速运动规律 得t= s (3) 最终滑块停在D点有两种可能: a. 滑块恰好能从C下滑到D. 则有 得到μ1=1 b. 滑块在斜面CD和水平地面间多次反复运动,最终静止于D点. 当滑块恰好能返回C 得到μ2=0.125 当滑块恰好静止在斜面上,则有 得到μ3=0.75 所以,当0.125≤μ<0.75,滑块在CD和水平地面间多次反复运动,最终静止于D点. 综上所述,μ的取值范围是0.125≤μ<0.75或μ=1  
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考点分析:
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如图所示,质量为m、电阻为R的单匝矩形线框置于光滑水平面上,线框边长ab=Lad=2L.虚线MNadbc边中点.一根能承受最大拉力F0的细线沿水平方向拴住ab边中点O.从某时刻起,在MN右侧加一方向竖直向下的匀强磁场,磁感应强度大小按B=kt的规律均匀变化.一段时间后,细线被拉断,线框向左运动,ab边穿出磁场时的速度为v. 求:

(1)细线断裂前线框中的电功率P

(2)细线断裂后瞬间线框的加速度大小a及线框离开磁场的过程中安培力所做的功W

(3)线框穿出磁场过程中通过导线截面的电量 q

 

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江苏省公安厅交警总队组织沿江8市交警部门组建了无人机执法小分队,今年国庆期间,利用无人机灵活机动的特点,进行低空巡查和悬停抓拍交通违法行为.如图所示,为一架小型四旋翼无人机,它是一种能够垂直起降的小型遥控飞行器,无人机连同装备的质量为m=2kg,其动力系统所能提供的最大作用力为F0=36N,运动过程中所受空气阻力大小恒为f=4N.g=10m/s2.

(1) 无人机悬停在距地面某一高度处进行抓拍时,动力系统提供的作用力F1多大?

(2) 无人机在地面上从静止开始,以最大作用力竖直向上起飞,到达离地高度为h=12m的位置所需要的时间t为多少?

(3) 无人机现由悬停抓拍改做低空巡查,从静止开始以a=3m/s2的加速度沿水平线做匀加速直线运动,求在此过程中其动力系统所提供的作用力F2

 

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一质量m2.0kg的小物块从斜面底端,以一定的初速度冲上倾角为37°的足够长固定斜面,某同学利用传感器测出了小物块冲上斜面过程中多个时刻的瞬时速度,并用计算机画出了小物块上滑过程的速度-时间图线,如图所示。(取sin37°0.6cos37°0.8g10m/s2)求:

1)小物块冲上斜面过程中加速度的大小;

2)小物块与斜面间的动摩擦因数;

3)小物块在斜面上运动的时间。

 

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图甲是验证机械能守恒定律的装置,气垫导轨上安装了12两个光电门,滑块上固定一竖直遮光条,滑块用细线绕过定滑轮与钩码相连,细线与导轨平行.

1)用游标卡尺测得遮光条的宽度如图乙所示,则遮光条的宽度为_____mm.

2)在调整气垫导轨水平时,滑块不挂钩码和细线,接通气源后,给滑块一个初速度,使它从轨道右端向左运动,发现滑块通过光电门1的时间大于通过光电门2的时间.为使气垫导轨水平.可采取的措施是______.

A.调节P使轨道左端升高一些        B.调节P使轨道左端降低一些

C.遮光条的宽度应适当大一些        D.滑块的质量增大一些

3)正确进行实验操作,测出滑块和遮光条的总质量M,钩码质量m,遮光条的宽度用d表示,已知重力加速度为g.现将滑块从图示位置由静止释放.

①若滑块经过光电门2时钩码未着地,测得两光电门中心间距L,由数字计时器读出遮光条通过光电门12的时间分别为t1t2,则验证机械能守恒定律的表达式是_____.

②若滑块经过光电门2时钩码已着地,为验证机械能守恒定律,已测得钩码初始位置离地的髙度h,还需测量的一个物理量是_____.

 

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用图甲所示装置探究物体的加速度与力的关系。实验时保持小车(含车中重物)的质量M不变,细线下端悬挂钩码的总重力mg作为小车受到的合力F,用打点计时器测出小车运动的加速度a.

(1)为了让细线下端悬挂钩码的总重力作为小车受到的合力F,需满足的条件是______

(2)关于实验操作,下列说祛正确的是______

A.实验前应调节滑轮高度,使滑轮和小车间的细线与木板平行

B.平衡摩擦力时,在细线的下端悬挂钩码,使小车在线的拉力作用下能匀速下滑

C.每次改变小车所受的拉力后都要重新平衡摩擦力

D.实验时应先接通打点计时器电源,后释放小车

(3)图乙为实验中打出纸带的一部分,从比较清晰的点迹起,在纸带上标出连续的5个计数点ABCDE,相邻两个计数点之间都有4个点迹未标出,测出各计数点到A点间的距离。已知所用电源的频率为50Hz,打B点时小车的速度v=___m/s,小车的加速度a=________m/s².(结果保留两位有效数字)

(4)改变细线下端钩码的个数,得到a-F图象如图丙所示,造成图线上端弯曲的原因可能是_____

 

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