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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...

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轮半径和质量不计的光滑定滑轮 D,质量均为m=1kg 的物体AB用一劲度系数k=240N/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 Q 处,绳与细杆的夹角 α=53°,且物体 B 对挡板 P 的压力恰好为零.图中 SD 水平且长度 d=0.2m,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,sin37°=0.6,cos37°=0.8,g 10m/s2

求:⑴小环 C 的质量 M

⑵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

⑶小环 C 运动到位置 Q 的速率 v.

 

(1) 0.72 kg(2) 0.3J(3) 2m/s 【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:T=2mgsinθ=2×10×sin37°=12N 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: T•cos53°=Mg 代入数据得:M=0.72kg (2)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: F1=mgsinθ=1×10×sin37°=6N 弹簧的伸长量:△x1= =0.025m 当小环 C 通过位置 S 时A下降的距离为: 此时弹簧的压缩量为:△x2=xA﹣△x1=0.025m 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: Mgdcotα+mgxAsinθ=Ek 代入数据解得:Ek=1.38J 环从位置 R 运动到位置 S 的过程中,由动能定理可知:WT+Mgdcotα=Ek 代入数据解得:WT=0.3J (3)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 对环在Q点的速度进行分解如下图,则:vA=vcosα 两式联立可得:v=2m/s
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考点分析:
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倾角θ=37°的传送带以速度v=1.0m/s顺时针转动,位于其底部的煤斗每秒钟向其输送k=4.0kg的煤屑,煤屑刚落到传送带上的速度为零,传送带将煤屑送到h=3.0m的高处,煤屑与传送带间的动摩擦因数μ=0.8,且煤屑在到达最高点前已经和传送带的速度相等。(重力加速度g=10m/s2,传送带轮子直径可忽略)求:

(1)煤屑从落到传送带开始,运动到与传送带速度相等时前进的位移和时间;

(2)传送带电机因输送煤屑而多产生的输出功率。

 

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光滑的长轨道形状如图所示,下部为半圆形,半径为 R=0.3 m,固定在竖直平面内。质量分别为 m2m的两小环 AB 用长为的轻杆连接在一起套在轨道上,A 环距轨道底部高为现将 A、B 两环从图示位置由静止释放重力加速度为g,已知 sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,

(1)运动过程中 A 环距轨道底部的最大高度

(2)A环到达轨道底部时,A、B两环速度大小

 

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如图所示,圆筒的内壁光滑,底端固定在竖直转轴上,圆筒可随轴转动,它与水平面的夹角始终为45o。在筒内有两个用轻质弹簧连接的相同小球A、B(小球直径略小于圆筒内径),A、B的质量均为m,弹簧的劲度系数为k。当圆筒静止时A、B之间的距离为LL远大于小球直径)。现让圆筒开始转动,其角速度从零开始缓慢增大,当角速度增大到时保持匀速转动,此时小球B对圆筒底部的压力恰好为零。重力加速度大小为g

(1)求圆筒的角速度从零增大至的过程中,弹簧弹性势能的变化量;

(2)用m、g、L、k表示小球A匀速转动时的动能

 

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固定在水平地面上的工件,由ABBD两部分组成,其中AB部分为光滑的圆弧,∠AOB=37°,圆弧的半径R=0.5m,圆心O点在B点正上方,BD部分水平,长度为=0.2mCBD的中点。现有一质量m=1kg的物块(可视为质点),从A端由静止释放,恰好能运动到D点。为使物块运动到C点时速度为零,可先将BD部分以B为轴向上转动一锐角θ,不计物块经过B点时能量损失。sin37°=0.6cos37°=0.8g=10m/s2.求:

(1)该锐角θ

(2)物块在BD板上运动的总路程。

 

 

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小明同学利用如图所示的装置来验证机械能守恒定律.A为装有挡光片的钩码,总质量为M,挡光片的挡光宽度为b,轻绳一端与A相连,另一端跨过光滑轻质定滑轮与质量为mm<M)的重物B相连.他的做法是:先用力拉住B,保持AB静止,测出A的挡光片上端到光电门的距离h;然后由静止释放BA下落过程中经过光电门,光电门可测出挡光片的挡光时间t,算出挡光片经过光电门的平均速度,将其视为A下落hh>>b)时的速度,重力加速度为g

(1)在A从静止开始下落h的过程中,验证以AB、地球所组成的系统机械能守恒定律的表达式为_______________________(用题目所给物理量的符号表示);

(2)由于光电门所测的平均速度与物体A下落h时的瞬时速度间存在一个差值,因而系统减少的重力势能_________系统增加的动能(选填“大于”或“小于”);

(3)为减小上述对结果的影响,小明同学想到了以下一些做法,其中可行的是________

A.保持A下落的初始位置不变,测出多组t,算出多个平均速度然后取平均值

B.减小挡光片上端到光电门的距离h

C.增大挡光片的挡光宽度b

D.适当减小挡光片的挡光宽度b

(4)若采用本装置测量当地的重力加速度g,则测量值________真实值(选填“大于”、“等于”或“小于”).

 

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