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如图所示,AB是倾角θ=45°的倾斜轨道,BC是一个水平轨道(物体经过B处时无机...

如图所示,AB是倾角θ=45°的倾斜轨道,BC是一个水平轨道(物体经过B处时无机械能损失),AO是一竖直线,OBC在同一水平面上,竖直平面内的光滑圆形轨道最低点与水平面相切与C点,已知AO两点间的距离h=1mBC两点间的距离d=2.0m,圆形轨道的半径R=1m。一质量m=2kg的小物体,从与O点水平距离x0=3.6mP点水平抛出,恰好从A点以平行斜面的速度进入倾斜轨道,最后进入圆形轨道。小物件与倾斜轨道AB、水平轨道BC之问的动摩擦因数都是μ=0.5g10m/s2)。

(1)求小物体从P点抛出时的速度v0P点的高度H

(2)求小物体运动到圆形轨道最高点D时,对圆形轨道的压力;

(3) 若小物体从Q点水平抛出,恰好从A点以平行斜面的速度进入倾斜轨道,最后进入圆形轨道,且小物体不能脱离轨道,求QO两点的水平距离x的取值范围。

 

 

(1)6m/s,2.8m;(2)N=24N;(3)0.5m<x≤15m或x≥3m 【解析】 (1)小物体从P到A做平抛运动,由题知,物体经过A点时速度平行于斜面向下,设物体经过A点时竖直分速度大小为vy,如图所示 则有 vy=v0tan45°=v0, 又 可得 , 水平距离 联立解得 v0=6m/s,H=2.8m (2)物体从P到D的过程,由动能定理得: 在D点,由牛顿第二定律得 联立解得 N=24N 由牛顿第三定律知,物体对圆形轨道的压力大小为24N。 (3)要保证小物体不脱离轨道,可分两种情况进行讨论:第一种情况,能通过最高点D,第二种情况,所能到达的最高点小于等于圆心的高度。 第一种情况,小球能通过最高点D时,设O、Q的水平距离为x1,恰好通过圆形轨道的最高点D。小物体从Q点水平抛出后,恰好从A点以平行于斜面的速度进入倾斜轨道时,根据第1问可得小物体到达A点的速度 恰好通过圆形轨道的最高点D时,只有重力充当向心力,得 由动能定理得 代入数据解得 x1=3m 小物体能通过最高点D,所以O、Q的水平距离 x≥x1=3m 第二种情况,所能到达的高度小于等于圆心的高度时,设O、Q的水平距离为x2,恰好到达圆心高度。小物体从Q点水平抛出后,恰好从A点以平行于斜面的速度进入倾斜轨道时,根据第1问可得小物体到达A点的速度 恰好到达圆心的高度时,末速度为0,由动能定理得 代入数据解得 x2=1.5m 设O、Q的水平距离为x3时,恰好到达圆形轨道处,小物体从Q点水平抛出后,恰好从A以平行于斜面的速度进入倾斜轨道时,根据第1问可得小物体到达A点的速度 恰好到达圆形轨道时,到C点的速度为0。由动能定理得 代入数据解得 x3=0.5m 小物体能进入圆形轨道,不脱离,O、Q的水平距离应满足: 0.5m
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考点分析:
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用一台额定功率为P0=60kW的起重机,将一质量为m=500kg的工件由地面竖直向上吊起,不计摩擦等阻力,取g= 10m/s2.求:

1)工件在被吊起的过程中所能达到的最大速度vm

2)若使工件以a=2m/s2的加速度从静止开始匀加速向上吊起,则匀加速过程能维持多长时间?

3)若起重机在始终保持额定功率的情况下从静止开始吊起工件,经过t= 1.14s工件的速度vt= 10m/s,则此时工件离地面的高度h为多少?

 

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如图,地月拉格朗日点 L1 位于地球和月球的连线上,处在该点的物体在地球和月球引力的共同作用下,可与月球一起以相同的周期绕地球运动。 假设地球到点 L1 的距离约为月球到点 L1的距离的 6 倍,请估算地球质量与月球质量之比。 (结果保留 2 位有效数字)

 

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20141111日开幕的第十届珠海航展上,中国火星探测系统首次亮相。中国火星探测系统由环绕器和着陆巡视器组成,其中着陆巡视器主要功能为实现火星表面开展巡视和科学探索,若环绕器距火星表面的高度为h环绕火星的运动为匀速圆周运动,火星半径为R,引力常量为G,着陆巡视器第一次落到火星后以v0的速度竖直弹起后经过t0时间再次落回火星表面。求:

(1)火星表面的重力加速度g

(2)火星的密度ρ

(3)“环绕器”绕月球运动的周期T

 

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探究动能定理实验中,某实验小组采用如图甲所示的装置,在水平气垫导轨上安装了两个光电门MN,滑块上固定一遮光条,细线绕过定滑轮将滑块与力传感器相连,传感器下方悬挂钩码.已知遮光条的宽度为d,滑块与遮光条的总质量为m

(1)接通气源,滑块从A位置由静止释放,读出遮光条通过光电门MN的时间分别为t1、t2,力传感器的示数F改变钩码质量,重复上述实验.

①为探究在MN间运动过程中细线拉力对滑块做的功W和滑块动能增量ΔEk的关系,还需要测量的物理量是______(写出名称及符号).

②利用上述实验中直接测量的物理量表示需探究的关系式为______

(2)保持钩码质量不变,改变光电门N的位置,重复实验,根据实验数据作 出从MN过程中细线拉力对滑块做的功W与滑块到达N点时动能Ek的关系图象,如图乙所示,由图象能探究动能定理,则图线斜率约等于____,图线在横轴上的截距表示______

(3)下列不必要的实验操作和要求有______(请填写选项前对应的字母).

A.调节气垫导轨水平

B.测量钩码和力传感器的总质量

C.调节滑轮使细线与气垫导轨平行

D.保证滑块质量远大于钩码和力传感器的总质量

 

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用如图所示的装置,探究功与物体速度变化的关系.实验时,先适当垫高木板,然后由静止释放小车,小车在橡皮条弹力的作用下被弹出,沿木板滑行.小车滑行过程中通过打点计器的纸带,记录其运动规律.观察发现纸带前面部分点迹疏密不匀,后面部分点迹均匀分布,回答下列问题:

(1)实验前适当垫高木板是为了____________

(2)在用做探究功与速度关系的实验时,下列说法正确的是_________

A.通过控制橡皮筋的伸长量不变,改变橡皮筋条数来分析拉力做功的数值

B.通过改变橡皮筋的长度来改变拉力做功的数值

C.实验过程中木板适当垫高就行,没有必要反复调整

D.通过打点计时器打下的纸带来测定小车加速过程中获得的平均速度即可.

(3)实验结束后,为了更直观的研究功与速度变化的关系,利用所得的数据,画出的正确图像应该是图中的图_______

 

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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:简单

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