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晓明站在水平地面上,手握不可伸长的轻绳一端,绳的另一端系有质量为m的小球,甩动手...

晓明站在水平地面上,手握不可伸长的轻绳一端,绳的另一端系有质量为m的小球,甩动手腕,使球在竖直平面内做圆周运动,当球某次运动到最低点时,绳突然断掉。球飞离水平距离d后落地,如图所示,已知握绳的手离地面高度为d,手与球之间的绳长为,重力加速度为g,忽略手的运动半径和空气阻力。

(1)求绳断时球的速度大小v1和球落地时的速度大小v2

(2)问绳能承受的最大拉力多大?

(3)改变绳长,使球重复上述运动。若绳仍在球运动到最低点时断掉,要使球抛出的水平距离最大,绳长应为多少?最大水平距离为多少?

 

 

(1)v1=,v2=;(2)T=mg;(3)当l=时,x有极大值xmax=d 【解析】 (1)设绳断后球飞行时间为t,由平抛运动规律,竖直方向有: 水平方向有: 联立解得 从小球飞出到落地,根据机械能守恒定律有: 解得 (2)设绳能承受的最大拉力大小为F,这也是球受到绳的最大拉力大小。球做圆周运动的半径为,根据牛顿第二定律有: 解得 (3)设绳长为l,绳断时球的速度大小为v3,绳承受的最大拉力不变,根据牛顿第二定律有: 得 绳断后球做平抛运动,竖直位移为,水平位移为x,时间为,根据平抛运动规律,竖直方向有: 竖直方向有: 联立解得 根据一元二次方程的特点,当时,x有极大值,为 xmax=d  
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考点分析:
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如图,光滑水平面上静置一长木板A,质量M=4kgA的最前端放一小物块B(可视为质点),质量m=1kgAB间动摩擦因数μ=0.2.现对木板A施加一水平向右的拉力F,取g=10m/s2.则:

1)若拉力F1=5NAB一起加速运动,求AB的静摩擦力f的大小和方向;

2)为保证AB一起加速运动而不发生相对滑动,求拉力的最大值Fm(设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等);

3)若拉力F2=14N,在力F2作用t=ls后撤去,要使物块不从木板上滑下,求木板的最小长度L

 

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如图甲所示为一风力实验示意图,一根足够长的固定细杆与水平面成θ37°,质量为m1kg的小球穿在细杆上静止于细杆底端O点,今用沿杆向上的恒定风力F作用于小球上,经时间t10.2s后撤去风力,小球沿细杆运动的一段vt图象如图乙所示(g10 m/s2sin37°0.6cos37°0.8).试求:

(1)小球与细杆之间的动摩擦因数;

(2)00.2s内风力F的大小;

(3)撤去风力F后,小球经多长时间返回底部。

 

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表演“顶竿”杂技时,站在地上的演员(称为“底人”)扛一竹竿,演员和竹竿的总质量为80kg,一质量为10kg的小猴(可当质点处理)在竿底端从静止开始以2m/s2加速上爬,同时演员以1m/s的速度水平向右匀速移动,以猴的出发点为坐标原点,建立平面直角坐标系如图所示,g10m/s2

(1)2s时猴子的位置(用坐标表示);

(2)2s时猴子的瞬时速度为多大?

(3)在此过程中,演员对地面的压力。(根号可保留)

 

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如图所示,一端带有定滑轮的长木板上固定有甲、乙两个光电门,与之相连的计时器可以显示带有遮光片的小车在其间的运动时间,与跨过定滑轮的轻质细绳相连的轻质测力计能显示挂钩处所受的拉力.不计空气阻力及一切摩擦.

(1)在探究合外力一定时,加速度与质量的关系时,要使测力计的示数等于小车所受合外力,操作中必须满足________________;要使小车所受合外力一定,操作中必须满足________________________

实验时,先测出小车质量m,再让小车从靠近光电门甲处由静止开始运动,读出小车在两光电门之间的运动时间t.改变小车质量m,测得多组mt的值,建立坐标系描点作出图线.下列能直观得出合外力一定时,加速度与质量成反比的图线是________

(2)如图抬高长木板的左端,使小车从靠近光电门乙处由静止开始运动,读出测力计的示数F和小车在两光电门之间的运动时间t0,改变木板倾角,测得多组数据,得到的F的图线如图所示.

实验中测得两光电门的距离L=0.80 m,砂和砂桶的总质量m1=0.34 kg,重力加速度g9.8 m/s2,则图线的斜率为________(结果保留两位有效数字);若小车与长木板间的摩擦不能忽略,测得的图线斜率将________(变大”、“变小不变”).

 

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验证力的平行四边形定则的实验情况如图甲所示,其中A为固定橡皮条的图钉,O为橡皮条与细绳的结点,OBOC为细绳.图乙是在白纸上根据实验结果画出的图.

(1)图乙中的FF两力中,方向一定沿AO方向的是_____

(2)本实验采用的科学方法是_____

A.理想实验法                            B.等效替代法

C.控制变量法                            D.建立物理模型法

(3)某同学在做该实验时有下面的一些想法,其中不正确的是_____

A.拉橡皮条的细绳要长一些,且必须等长

B.拉橡皮条时,弹簧秤、橡皮条、细绳应与木板平行

C.橡皮条弹性要好,拉结点到达某一位置O时,拉力要适当大些

D.拉力F1F2的夹角越大越好

(4)为提高实验结论的可靠性在多次实验时结点O的位置_____(填可以不可以)变动.

 

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