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如图所示,水平轨道AB与放置在竖直平面内的1/4圆弧轨道BC相连,圆弧轨道的B端...

如图所示,水平轨道AB与放置在竖直平面内的1/4圆弧轨道BC相连,圆弧轨道的B端的切线沿水平方向。一个质量为m=1.0kg的滑块(可视为质点),在水平恒力F=5.0N的作用下从A点由静止开始运动,已知AB之间的距离s=5.5m,滑块与水平轨道间的动摩擦因数μ=0.10,圆弧轨道的半径R=0.30m,取g=10m/s2

1)求当滑块运动的位移为2.0m时的速度大小;

2)当滑块运动的位移为2.0m时撤去力F,求滑块通过B点时对圆弧轨道的压力的大小;

3)滑块运动的位移为2.0m时撤去力F后,若滑块恰好能上升到圆弧轨道的最高点,求在圆弧轨道上滑块克服摩擦力所做的功。

 

(1)4.0m/s;(2)40N;(3)1.5J. 【解析】 (1)设滑块的加速度为a1,根据牛顿第二定律F-μmg=ma1 解得:a1=4.0m/s2 设滑块运动的位移为2.0m时的速度大小为v,根据运动学公式v2=2a1s1 解得:v=4.0m/s (2)设撤去拉力F后的加速度为a2,根据牛顿第二定律μmg=ma2 解得:a2=μg=1.0m/s2 设滑块通过B点时的速度大小为vB,根据运动学公式 vB2−v2=−2a2(S−S1) 解得:vB=3.0m/s 设滑块在B点受到的支持力为NB,根据牛顿第二定律NB-mg=m 解得:NB=40N 根据牛顿第三定律,滑块通过B点时对圆弧轨道的压力为40N. (3)设圆弧轨道的摩擦力对滑块做功为W,根据动能定理 -mgR+W=0-mvB2 解得:W=-1.5J 圆弧轨道上滑块克服摩擦力所做的功为1.5J.  
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如图所示,轻杆长为3L,在杆的AB两端分别固定质量均为m的球A和球B,杆上距球AL处的点O装在光滑水平转动轴上,杆和球在竖直面内转动,已知球A运动到最高点时,球A的速度刚好为。求:

(1)A在最高点时的角速度大小;

(2)杆此时对球B作用力大小和方向。

 

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某星球的质量约为地球质量的9倍,半径为地球半径的一半,若从地球表面高为h处平抛一物体,水平射程为60 m,则在该星球上从同样高度以同样的初速度平抛同一物体,水平射程为多少?

 

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东方一号人造地球卫星A华卫二号人造卫星B,它们的质量之比为mAmB=12,它们的轨道半径之比为21,则卫星A与卫星B的线速度大小之比为多少?

 

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某同学把附有轻质滑轮的长木板放在实验桌上,将细绳一端拴在小车上,另一端绕过定滑轮,挂上适当的钩码,使小车在钩码的牵引下运动,以此定量探究绳拉力做功与小车动能变化的关系,此外还准备了打点计时器及配套的电源、导线、复写纸、纸带、小木块、刻度尺、天平(含砝码)等.组装的实验装置如图所示.

(1)要验证动能定理,下列不需测量的物理量有_______

A.悬挂钩码的总质量m                 B.长木板的倾角θ

C.小车运动的距离L                   D.小车的质量M

(2)实验开始时,他先调节木板上定滑轮的高度,使牵引小车的细绳与木板平行,他这样做的目的是_______

A.避免小车在运动过程中发生抖动

B.可使打点计时器在纸带上打出的点清晰

C.可以保证小车最终能够实现匀速直线运动

D.可在平衡摩擦力后使细绳拉力等于小车受的合力

(3)他将钩码重力做的功当作细绳拉力对小车做的功,经多次实验发现拉力做功总是要比小车动能增量大一些,这一情况可能是下列哪些原因造成的________

A.在接通电源的同时释放了小车

B.小车释放时离打点计时器太近

C.阻力未完全被小车重力沿木板方向的分力平衡掉

D.钩码匀加速运动,钩码重力大于细绳拉力

(4)平衡摩擦力后,当他用多个钩码牵引小车时,发现小车运动过快,致使打出的纸带上点数较少,难以选到合适的点计算小车速度,请你利用本实验的器材提出一个解决办法:____________________________

 

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如图所示是探究向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系的实验装置图。转动手柄1,可使变速轮塔23以及长槽4和短槽5随之匀速转动。皮带分别套在轮塔23上的不同圆盘上,可使两个槽内的小球分别以不同的角速度做匀速圆周运动。小球做圆周运动的向心力由横臂6的挡板对小球的压力提供。球对挡板的反作用力,通过横臂的杠杆作用使弹簧测力套筒7下降,从而露出标尺8。标尺8上露出的红白相间的等分格显示出两个球所受向心力的比值。那么:

(1)在该实验中应用了_____________(选填“理想实验法”“控制变量法”或“等效替代法”)来探究向心力的大小与质量m、角速度ω和半径r之间的关系。

(2)当用两个质量相等的小球做实验,且左边小球的轨道半径为右边小球的2倍时,转动时发现右边标尺上露出的红白相间的等分格数为左边的2倍,那么,左边轮塔与右边轮塔之间的向心力之比为_____________,角速度之比为_____________

 

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