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如图所示,A、B两小球由绕过轻质定滑轮的细线相连,A放在固定的光滑斜面上,B、C...

如图所示,A、B两小球由绕过轻质定滑轮的细线相连,A放在固定的光滑斜面上,B、C两小球在竖直方向上通过劲度系数为k的轻质弹簧相连,C球放在水平地面上.现用手控制住A,并使细线刚刚拉直但无拉力作用,并保证滑轮左侧细线竖直、右侧细线与斜面平行.已知A的质量为4m,B、C的质量均为m,重力加速度为g,细线与滑轮之间的摩擦不计,开始时整个系统处于静止状态.释放A后,A沿斜面下滑至速度最大时C恰好离开地面.求A获得最大速度.

 

【解析】 C刚离开地面时,对C有:kx2=mg,此时B有最大速度,即aB=aC=0, 对B有:T﹣kx2﹣mg=0,对A有:4mgsinα﹣T=0, 以上方程联立可解得:sinα=,则斜面倾角α=30°;      开始时系统静止,且线上无拉力,对B有:kx1=mg, 解得:x1=x2=, 则从释放至A刚离开地面过程中,弹性势能变化量为零; 此过程中A、B、C组成的系统机械能守恒,由机械能守恒定律得: 4mg(x1+x2)sinα=mg(x1+x2)+(4m+m)vAm2, 解得:vAm=2g,
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考点分析:
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某实验小组探究弹簧的劲度系数k与其长度(圈数)的关系.实验装置如图所示:一均匀长弹簧竖直悬挂,7个指针P0P1P2P3P4P5P6分别固定在弹簧上距悬点0102030405060圈处;通过旁边竖直放置的刻度尺,可以读出指针的位置,P0指向0刻度.设弹簧下端未挂重物时,各指针的位置记为x0;挂有质量为0.100 kg的砝码时,各指针的位置记为x.测量结果及部分计算结果如下表所示(n为弹簧的圈数,重力加速度取9.80 m/s2).已知实验所用弹簧总圈数为60,整个弹簧的自由长度为11.88 cm

1)将表中数据补充完整:①________②________


 

P1
 

P2
 

P3
 

P4
 

P5
 

P6
 

x0cm
 

2.04
 

4.06
 

6.06
 

8.05
 

10.03
 

12.01
 

xcm
 

2.64
 

5.26
 

7.81
 

10.30
 

12.93
 

15.41
 

n
 

10
 

20
 

30
 

40
 

50
 

60
 

kN/m
 

163
 


 

56.0
 

43.6
 

33.8
 

28.8
 

m/N
 

0.0061
 


 

0.0179
 

0.0229
 

0.0296
 

0.0347
 

 

2)以n为横坐标,为纵坐标,在答题卷给出的坐标纸上画出1/kn图像.

3)题(2)图中画出的直线可近似认为通过原点.若从实验中所用的弹簧截取圈数为n的一段弹簧,该弹簧的劲度系数k与其圈数n的关系的表达式为k_____N/m;该弹簧的劲度系数k与其自由长度l0(单位为m)的关系的表达式为k_____N/m

 

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如图所示的实验装置可以测量小滑块与水平面之间的动摩擦因数μ.弹簧左端固定,右端顶住小滑块(滑块与弹簧不连接,小滑块上固定有挡光条),开始时使弹簧处于压缩状态,O点是小滑块开始运动的初始位置.某时刻释放小滑块,小滑块在水平面上运动经过A处的光电门最后停在B处.已知当地重力加速度大小为g.

(1)为了测量动摩擦因数,需要测量小滑块上的遮光条宽度d及与光电门相连数字计时器显示的时间Δt,还需要测量的物理量及其符号是______________________________

(2)利用测量的量表示动摩擦因数μ=________

(3)为了减小误差,OA之间的距离不能小于________________________

 

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