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如图所示,倾角θ=37°的光滑且足够长的斜面固定在水平面上,在斜面顶端固定一个半...

如图所示,倾角θ37°的光滑且足够长的斜面固定在水平面上,在斜面顶端固定一个半径和质量不计的光滑定滑轮D,质量均为m1 kg的物体AB用一劲度系数k240 N/m的轻弹簧连接,物体B被位于斜面底端且垂直于斜面的挡板P挡住。用一不可伸长的轻绳使物体A跨过定滑轮与质量为M的小环C连接,小环C穿过竖直固定的光滑均匀细杆,当整个系统静止时,环C位于Q处,绳与细杆的夹角 α53°,且物体B对挡板P的压力恰好为零。图中SD水平且长度为d0.2 m,位置R与位置Q关于位置S对称,轻弹簧和定滑轮右侧的绳均与斜面平行。现让环C从位置R由静止释放,sin 37°0.6cos 37°0.8g10 m/s2.

(1)小环C的质量M

(2)小环C运动到位置Q的速率v

(3)小环C通过位置S时的动能Ek及环从位置R运动到位置S的过程中轻绳对环做的功WT

 

(1)0.72kg;(2)2m/s;(3)1.38J,0.3J。 【解析】 (1)先以AB组成的整体为研究对象,AB系统受到重力、支持力和绳子的拉力处于平衡状态,则绳子的拉力为 以C为研究对象,则C受到重力、绳子的拉力和杆的弹力处于平衡状态,如图,则 代入数据得 (2)环从位置R运动到位置Q的过程中,对于小环C、弹簧和A组成的系统机械能守恒 两式联立可得 (3)由题意,开始时B恰好对挡板没有压力,所以B受到重力、支持力和弹簧的拉力,弹簧处于伸长状态;产生B沿斜面方向的受力 弹簧的伸长量 当小环C通过位置S时A下降的距离为 此时弹簧的压缩量 由速度分解可知此时A的速度为零,所以小环C从R运动到S的过程中,初末态的弹性势能相等,对于小环C、弹簧和A组成的系统机械能守恒有 解得 环从位置R运动到位置S的过程中,由动能定理可知 解得  
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考点分析:
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如图甲所示,质量为M3.0kg的平板小车C静止在光滑的水平面上,在t0时,两个质量均为1.0 kg的小物体AB同时从左右两端水平冲上小车,1.0s内它们的v-t图象如图乙所示,g10m/s2.

(1)小车在1.0s内的位移为多大?

(2)要使AB在整个运动过程中不会相碰,车的长度至少为多少?

 

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如图所示,轻杆一端固定质量为m的小球,另一端固定在转轴上,轻杆长度为R,可绕水平光滑转轴O在竖直平面内转动。将轻杆从与水平方向成30°角的位置由静止释放。若小球在运动过程中受到的空气阻力大小不变。当小球运动到最低点P时,轻杆对小球的弹力大小为mg,方向竖直向上。球可以到达Q点吗?若能,试证明;如不能,说明原因。

 

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低空跳伞是一种危险性很高的极限运动,通常从高楼、悬崖、高塔等固定物上起跳,在极短时间内必须打开降落伞,才能保证着地安全,某跳伞运动员从高H100 m的楼层起跳,自由下落一段时间后打开降落伞,最终以安全速度匀速落地。若降落伞视为瞬间打开,得到运动员起跳后的速度v随时间t变化的图象如图所示,已知运动员及降落伞装备的总质量m60kg,开伞后所受阻力大小与速率成正比,即Ffkvg10 m/s2,求:打开降落伞后阻力所做的功。

 

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某兴趣小组用如题1图所示的装置验证动能定理.

1)有两种工作频率均为50Hz的打点计时器供实验选用:

A.电磁打点计时器

B.电火花打点计时器

为使纸带在运动时受到的阻力较小,应选择_______(选填“A”“B”).

2)保持长木板水平,将纸带固定在小车后端,纸带穿过打点计时器的限位孔.实验中,为消除摩擦力的影响,在砝码盘中慢慢加入沙子,直到小车开始运动.同学甲认为此时摩擦力的影响已得到消除.同学乙认为还应从盘中取出适量沙子,直至轻推小车观察到小车做匀速运动.看法正确的同学是_____(选填).

3)消除摩擦力的影响后,在砝码盘中加入砝码.接通打点计时器电源,松开小车,小车运动.纸带被打出一系列点,其中的一段如题2图所示.图中纸带按实际尺寸画出,纸带上A点的速度vA=______m/s

4)测出小车的质量为M,再测出纸带上起点到A点的距离为L.小车动能的变化量可用ΔEk=算出.砝码盘中砝码的质量为m,重力加速度为g;实验中,小车的质量应______(选填远大于”“远小于接近)砝码、砝码盘和沙子的总质量,小车所受合力做的功可用W=mgL算出.多次测量,若WΔEk均基本相等则验证了动能定理.

 

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如图甲所示,一位同学利用光电计时器等器材做验证机械能守恒定律的实验。有一直径为d、质量为m的金属小球从A处由静止释放,下落过程中能通过A处正下方、固定于B处的光电门,测得AB间的距离为HH>>d),光电计时器记录下小球通过光电门的时间为t,当地的重力加速度为g。则:

          

(1)如图乙所示,用游标卡尺测得小球的直径d________mm

(2)多次改变高度H,重复上述实验操作,作出H的变化图像如图丙所示,当图中已知量t0H0和重力加速度g及小球的直径d满足表达式___________________时,可判断小球下落过程中机械能守恒。

(3)实验中,因受空气阻力影响,小球动能的增加量ΔEk总是稍小于其重力势能的减少量ΔEp,适当降低下落高度后,则ΔEpΔEk___________(填增大”“减小不变)。

 

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