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如图,一轻弹簧原长为2R,其一端固定在倾角为37°的固定直轨道AC的底端A处,另...

如图,一轻弹簧原长为2R,其一端固定在倾角为37°的固定直轨道AC的底端A处,另一端位于直轨道上B处,弹簧处于自然状态,直轨道与一半径为的光滑圆弧轨道相切于C,AC=7R,A、B、C、D均在同一竖直面内。质量为m的小物块PC点由静止开始下滑,最低到达E点(未画出),随后P沿轨道被弹回,最高点到达F点,AF=4R,已知P与直轨道间的动摩擦因数重力加速度大小为g。(取

(1)求P第一次运动到B点时速度的大小。

(2)求P运动到E点时弹簧的弹性势能。

(3)改变物块P的质量,将P推至E点,从静止开始释放。已知P自圆弧轨道的最高点D处水平飞出后,恰好通过G点。G点在C点左下方,与C点水平相距竖直相距R,P运动到D点时速度的大小和改变后P的质量

 

(1)(2)(3), 【解析】 试题(1)根据题意知,B、C之间的距离l为 l=7R–2R① 设P到达B点时的速度为vB,由动能定理得 ② 式中θ=37°,联立①②式并由题给条件得 ③ (2)设BE=x。P到达E点时速度为零,设此时弹簧的弹性势能为Ep。P由B点运动到E点的过程中,由动能定理有 ④ E、F之间的距离l1为 l1=4R–2R+x⑤ P到达E点后反弹,从E点运动到F点的过程中,由动能定理有 Ep–mgl1sin θ–μmgl1cos θ=0⑥ 联立③④⑤⑥式并由题给条件得 x=R⑦ ⑧ (3)设改变后P的质量为m1。D点与G点的水平距离x1和竖直距离y1分别为⑨ ⑩ 式中,已应用了过C点的圆轨道半径与竖直方向夹角仍为θ的事实。 设P在D点的速度为vD,由D点运动到G点的时间为t。由平抛运动公式有 ⑪ x1=vDt⑫ 联立⑨⑩⑪⑫式得 ⑬ 设P在C点速度的大小为vC。在P由C运动到D的过程中机械能守恒,有 ⑭ P由E点运动到C点的过程中,同理,由动能定理有 ⑮ 联立⑦⑧⑬⑭⑮式得 ⑯
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质量为M的小车静止在光滑的水平面上,小车的上表面是一光滑的曲面,末端是水平的,如图所示,小车被挡板P挡住,质量为m。物体从距地面高H处自由下落,然后沿光滑的曲面继续下滑,物体落地点与小车右端距离x0,若撤去挡板P,物体仍从原处自由下落,求物体落地时落地点与小车右端距离是多少?

 

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某课外小组经长期观测,发现靠近某行星周围有众多卫星,且相对均匀地分布于行星周围,假设所有卫星绕该行星的运动都是匀速圆周运动,通过天文观测,测得离行星最近的一颗卫星的运动半径为R1,周期为T1,已知万有引力常为G.求:

行星的质量;

若行星的半径为R,行星的第一宇宙速度;

通过天文观测,发现离行星很远处还有一颗卫星,其运动半径为R2,周期为T2,试估算靠近行星周围众多卫星的总质量.

 

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如图所示,用碰撞实验器可以验证动量守恒定律,即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系:先安装好实验装置,在水平面上铺一张白纸,白纸上铺放复写纸,在白纸上记录下重垂线所指的位置O。接下来的实验步骤如下:

步骤1:不放小球2,让小球1从斜槽上A点由静止滚下,并落在水平面上。重复多次,用尽可能小的圆,把小球的所有落点圈在里面,其圆心就是小球落点的平均位置P点;

步骤2:把小球2放在斜槽末端B点,让小球1A点由静止滚下,使它们碰撞。重复多次,并使用与步骤1同样的方法分别标出碰撞后两小球落点的平均位置MN点;

步骤3:用刻度尺分别测量三个落地点的平均位置MPNO点的距离,即OMOPON的长度。

1)对于上述实验操作,下列说法正确的是______

A.应使小球每次从斜槽上相同的位置自由滚下

B.斜槽轨道必须光滑

C.小球1的质量应大于小球2的质量

2)上述实验除需测量OMOPON的长度外,还需要测量的物理量有______

A.B点距地面的高度h

B.小球1和小球2的质量、

C.小球1和小球2的半径r

3)当所测物理量满足表达式_______用实验所测物理量的字母表示时,即说明两球碰撞遵守动量守恒定律。如果还满足表达式_____用实验所测量物理量的字母表示时,即说明两球碰撞时无机械能损失。

 

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如图所示为验证机械能守恒定律的实验装置。现有器材为:带铁夹的铁架台、电磁打点计时器、纸带、带铁夹的重物、天平。

1)为完成实验,还需要的器材有______

A.米尺

B.直流电源

C.秒表

D.交流电源

2)某同学用图中所示装置打出的一条纸带如图所示,相邻两点之间的时间间隔为0.02s,根据纸带计算出打下D点时重物的速度大小为______。(结果保留三位有效数字)

3)采用重物下落的方法,根据公式mv2=mgh验证机械能守恒定律,对实验条件的要求是______,为验证和满足此要求,所选择的纸带第12点间的距离应接近______

4)该同学根据纸带算出了相应点的速度,作出图像如图所示,则图线斜率的物理意义是______

 

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如图所示,细线上端固定于O点,其下端系一小球,静止时细线长L.现将悬线和小球拉至图中实线位置,此时悬线与竖直方向的夹角θ=60°,并于小球原来所在的最低点处放置一质量相同的泥球,然后使悬挂的小球从实线位置由静止释放,它运动到最低点时与泥球碰撞并合为一体,它们一起摆动中可达到的最大高度是(  )

A. B. C. D.

 

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