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某物理课外兴趣小组设计了如图所示装置,AB段为一竖直细圆管,BPC是一个半径R=...

某物理课外兴趣小组设计了如图所示装置,AB段为一竖直细圆管,BPC是一个半径R=0.4m的半圆轨道,C端的下方有一质量M=2kg的小车,DEF为半径r=0.2m的半圆轨道,E为轨道最低点,左侧紧靠一固定障碍物。在直管的下方固定一锁定的处于压缩状态的轻质弹簧,弹簧上端放置一质量为m=1kg的小球(小球直径略小于圆管的直径,远远小于Rr,)。小球到B端的距离为CD间竖直距离为。某时刻,解除弹簧的锁定,小球恰好能通过BPC的最高点P,从C端射出后恰好从D端沿切线进入半圆轨道DEF,并能从F端飞出。若各个接触面都光滑,重力加速度取g=10m/s2,则:

1)弹簧被释放前具有的弹性势能EP大小是多少;

2)小球从F点飞出后能上升的最大高度是多少?

3)小球下落返回到E点时对轨道的压力大小是多少?

 

(1)18J(2)1m(3)190N 【解析】 (1)由A到P的过程中,小球机械能守恒,可得 在P点,有牛顿第二定律可得 解得 , (2)P到E的过程中,小球机械能守恒,由机械能守恒定律可得 计算得出 小球由E上升到最高点过程中,小球与车组成的系统在水平方向动量守恒,系统机械能守恒,以球的初速度方向为正方向,由动量守恒定律可得 由机械能守恒定律可得 代入数据解得 (3)小球从第一次经过E点到再次返回E点的过程中,小球与小车组成的系统在水平方向动量守恒,系统机械能守恒,以小球的初速度方向为正方向,由动量守恒定律可得 由机械能守恒定律可得 计算得出,小球的速度大小为 方向水平向左 小车的速度大小 方向水平向右 小球与小车运动方向相反,所以二者的相对速度为 则小球受到的支持力为 根据牛顿第三定律可知,小球对轨道的压力为190N  
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为了缓解城市交通拥堵问题,某市交通部门在禁止行人步行的十字路口增设了长度为12m的“直行待行区”。如图所示,当其他车道的车辆右转时,直行道上的车辆可以提前进入“直行待行区”;当直行绿灯亮起时,可从“直行待行区”直行通过十字路口.如果该路段的限速为60km/h,从提示进入“直行待行区”到直行绿灯亮起的时间为4s。现某汽车司机驾驶着质量为1.5t的小汽车,汽车的额定功率为63kW,汽车的前端刚好停在停车线处,当司机看到上述提示时,立即由静止开始做匀加速直线运动,当汽车的前端运动到“直行待行区”的前端线时,正好直行的绿灯亮起,司机保持该加速度继续运动到额定功率后保持功率不变,汽车在运动中受到的阻力为车重的0.2倍,重力加速度g=10m/s2,则:

1)在前4s时间内,汽车发动机所做的功是多少?

2)从开始运动计时,经过12s达到该路段限速,汽车经过的总位移是多少?(结果保留两位有效数字)

 

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小明用如图所示的电路测量电阻Rx的阻值(约几百欧).R是滑动变阻器,R0是电阻箱,S2是单刀双掷开关,部分器材规格图乙中已标出.

1)根据图甲实验电路,在图乙中用笔画线代替导线将实物图连接完整_______

2)正确连接电路后,断开S1S21.调节好多用电表,将两表笔接触Rx两端的接线柱,粗测其阻值,此过程中存在的问题_______________.正确操作后,粗测出Rx的阻值为R0

3)小明通过下列步骤,较准确测出Rx的阻值.

将滑动变阻器的滑片P调至图甲中的________(选填“A”“B”)端.闭合S1,将S2拨至1,调节变阻器的滑片P至某一位置,使电压表的示数满偏.

调节电阻箱R0,使其阻值________(选填大于R0小于R0

S2拨至“2”,保持变阻器滑片P的位置不变,调节电阻箱的阻值,使电压表再次满偏,此时电阻箱示数为R1,则Rx=____________

4)实验中,滑动变阻器有两种规格可供选择,分别是:R20~10Ω);R30~5000Ω).为了减小实验误差,滑动变阻器应选_________(选填“R2“R3).

 

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某同学欲运用牛顿第二定律测量滑块的质量M,其实验装置如图甲所示,设计的实验步骤为:

1)调整长木板倾角,当钩码的质量为时滑块恰好沿木板向下做匀速运动;

2)保持木板倾角不变,撤去钩码,将滑块移近打点计时器,然后释放滑块,滑块沿木板向下做匀加速直线运动,并打出点迹清晰的纸带如图乙所示(打点计时器的工作频率为50Hz)。请回答下列问题:

①滑块做匀加速直线运动的加速度a=__________m/s2;(结果保留3位有效数字)

②滑块质量M=___________(用字母a和当地重力加速度g表示)。

3)保持木板倾角不变,挂上质量为m(均小于)的钩码,滑块沿木板向下匀加速运动,测出滑块的加速度;多次改变钩码的质量,分别求出相应的加速度。

4)若绳的拉力与所挂钩码的重力大小相等,作出amg图象如图丙所示,则由图丙可求得滑块的质量M=_________kg.(取g=10m/s2,结果保留3位有效数字)

 

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如图所示,倾角为370的足够长的传送带以恒定速度运行,将一质量m=1 kg的小物体以某一初速度放上传送带,物体相对地面的速度大小随时间变化的关系如图所示,取沿传送带向上为正方向,g= 10 m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8.则下列说法正确的是    (  )

A.物体与传送带间的动摩擦因数为0. 75

B.0~8 s内物体位移的大小为14 m

C.0~8 s内物体机械能的增量为84 J

D.0~8 s内物体与传送带之间因摩擦而产生的热量为126 J

 

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长为2.0m、质量为2kg的木板静止在粗糙水平面上,有个质量为lkg可视为质点的小物块置于长木板右端。现对木板施加的外力F逐渐增大时,小物块所受的摩擦力f随外力F的变化关系如图所示。现改用F=22N的水平外力拉长木板,取,则下列判断正确的是(   )

A.小物块在长木板上滑行的时间为1s

B.小物块与木板相对静止向右运动

C.木板对地面的摩擦力大小为2N,方向水平向右

D.小物块与木板之间滑动摩擦系数

 

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