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如图所示,一水平的长L=2.25m的传送带与平板紧靠在一起,且上表面在同一水平面...

如图所示,一水平的长L=2.25m的传送带与平板紧靠在一起,且上表面在同一水平面,皮带以v0=4m/s匀速顺时针转动,现在传送带上左端静止放上一质量为m=1kg的煤块(视为质点),煤块与传送带及煤块与平板上表面之间的动摩擦因数为均为μ1=0.2,经过一段时间,煤块被传送到传送带的右端,此过程在传送带上留下了一段黑色痕迹,随后煤块在平稳滑上右端平板上的同时,在平板右侧施加一个水平向右恒力F=17NF作用了t0=1s时煤块与平板速度恰相等,此时刻撤去最终煤块没有从平板上滑下,已知平板质量M=4kg,(重力加速度为g=10m/s2,求:

(1)传送带上黑色痕迹的长度;

(2)求平板与地面间动摩擦因数的大小;

(3)平板上表面至少多长?(计算结果保留两位有效数字)。

 

(1)3.75m;(2)0.3;(3)1.6m。 【解析】 (1)对煤块由牛顿第二定律:μ1mg=ma1 得 a1=2m/s2 若煤块一直加速到右端,设到右端速度为v1得:v12=2a1L 解得:v1=3m/s 因为v1<v0,所以煤块一直加速到右端,设需t1时间到右端得: t1时间内皮带位移:s皮=v0t1=4×m=6m △s=s皮-L=6-2.25m=3.75m (2)煤块滑上平板时速度 v1=3m/s,a1=2m/s 两者速度相等有:v共=v1-a1t0=a2t0 解得 a2=1m/s2 v共=1m/s 对平板由牛顿第二定律:F+μ1mg-μ2(M+m)g=Ma2 解得:μ2=0.3 (3)由于μ2>μ1,共速后煤块将以a1匀减速到停止,而平板以a3匀减速 对平板由牛顿第二定律:μ1mg-μ2(M+m)g=Ma3 得 a3=-m/s2 全过程平板位移: 解得 s板=m 全过程煤块位移:s煤=m 所以板长 l=s煤-s板≈1.6m
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如图所示,半径为R的半球形陶罐,固定在可以绕竖直轴旋转的水平转台上,转台转轴与过陶罐球心O的对称轴OO重合.转台以一定角速度ω匀速转动,一质量为m的小物块落入陶罐内,经过一段时间后,小物块随陶罐一起转动且相对罐壁静止,它和O点的连线与OO之间的夹角θ60°.重力加速度大小为g

1)若ω=ω0,小物块受到的摩擦力恰好为零,求ω0

2ω=kω0,且0k<<1,求小物块受到的摩擦力大小和方向.

 

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如图所示,半径为R的光滑圆周轨道AB固定在竖直平面内,O为圆心,OA与水平方向的夹角为30°OB在竖直方向.一个可视为质点的小球从O点正上方某处以某一水平初速度向右抛出,小球恰好能无碰撞地从A点进入圆轨道内侧,此后沿圆轨道运动到达B点.已知重力加速度为g,求:(不计空气阻力)

(1)小球初速度的大小;

(2)小球运动到B点时对圆轨道压力的大小.

 

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如图所示,有一长为L的细线,细线的一端固定在O点,另一端拴一质量为m的小球,现使小球恰好能在竖直面内做完整的圆周运动.已知水平地面上的C点位于O点正下方,且到O点的距离为1.9L.不计空气阻力.求:

(1)小球通过最高点A时的速度vA

(2)小球通过最低点B时,细线对小球的拉力T;

(3)若小球运动到最低点B时细线恰好断裂,小球落地点到C点的距离.

 

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如图所示的实验装置可以验证牛顿运动定律,小车上固定一个盒子,盒子内盛有沙子.沙桶的总质量(包括桶以及桶内沙子质量)记为m,小车的总质量(包括车、盒子及盒内沙子质量)记为M.

(1)验证在质量不变的情况下,加速度与合外力成正比:从盒子中取出一些沙子,装入沙桶中,称量并记录沙桶的总重力mg,将该力视为合外力F,对应的加速度a则从打下的纸带中计算得出.多次改变合外力F的大小,每次都会得到一个相应的加速度.本次实验中,桶内的沙子取自小车中,故系统的总质量不变.以合外力F为横轴,以加速度a为纵轴,画出a-F图象,图象是一条过原点的直线.

①a-F图象斜率的物理意义是_________________________________________

你认为把沙桶的总重力mg当作合外力F是否合理?答:______.(合理不合理”)

本次实验中,是否应该满足M≫m这样的条件?答:_______(”);理由是________

(2)验证在合外力不变的情况下,加速度与质量成反比:保持桶内沙子质量m不变,在盒子内添加或去掉一些沙子,验证加速度与质量的关系.本次实验中,桶内的沙子总质量不变,故系统所受的合外力不变.用图象法处理数据时,以加速度a为纵横,应该以______倒数为横轴.

 

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某实验小组用一只弹簧测力计和一个量角器等器材验证力的平行四边形定则,设计了如图所示的实验装置,固定在竖直木板上的量角器的直边水平,橡皮筋的一端固定于量角器的圆心O的正上方A处,另一端系绳套1和绳套2.

(a)主要实验步骤如下:

①弹簧测力计挂在绳套1上竖直向下拉橡皮筋,使橡皮筋的结点到达O处,记下弹簧测力计的示数F

②弹簧测力计挂在绳套1上,手拉着绳套2,缓慢拉橡皮筋,使橡皮筋的结点到达O点,此时绳套1沿方向,绳套2沿120°方向,记下绳套1弹簧测力计的示数F1

③根据力的平行四边形定则计算此时绳套1的拉力F1′=________

④比较F1F1,即可初步验证力的平行四边形定则;

⑤只改变绳套2的方向,重复上述实验步骤.

(b)保持绳套2方向不变,绳套1从图示位置向下缓慢转动90°,此过程中保持橡皮筋的结点在O处不动,关于绳套1的拉力大小的变化,下列结论正确的是________.

A.逐渐增大    B.先增大后减小   C.逐渐减小    D.先减小后增大

 

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