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如图所示,地面和半圆轨道面均光滑.质量M=1kg、长L=4m的小车放在地面上,其...

如图所示,地面和半圆轨道面均光滑.质量M=1kg、长L=4m的小车放在地面上,其右端与墙壁的距离为S=3m,小车上表面与半圆轨道最低点P的切线相平.现有一质量m=2kg的滑块(不计大小)以v0=6m/s的初速度滑上小车左端,带动小车向右运动.小车与墙壁碰撞时即被粘在墙壁上,已知滑块与小车表面的滑动摩擦因数μ=0.2g10m/s2

1)求小车与墙壁碰撞时的速度;

2)要滑块能沿圆轨道运动而不脱离圆轨道,求半圆轨道的半径R的取值.

 

(1)小车与墙壁碰撞时的速度是4m/s; (2)要滑块能沿圆轨道运动而不脱离圆轨道,半圆轨道的半径R的取值为R≤0.24m或R≥0.6m. 【解析】 【解析】 (1)设滑块与小车的共同速度为v1,滑块与小车相对运动过程中动量守恒,有 mv0=(m+M)v1 代入数据解得 v1=4m/s 设滑块与小车的相对位移为 L1,由系统能量守恒定律,有 μmgL1= 代入数据解得 L1=3m 设与滑块相对静止时小车的位移为S1,根据动能定理,有 μmgS1= 代入数据解得S1=2m 因L1<L,S1<S,说明小车与墙壁碰撞前滑块与小车已具有共同速度,且共速时小车与墙壁还未发生碰撞,故小车与碰壁碰撞时的速度即v1=4m/s. (2)滑块将在小车上继续向右做初速度为v1=4m/s,位移为L2=L﹣L1=1m的匀减速运动,然后滑上圆轨道的最低点P. 若滑块恰能滑过圆的最高点,设滑至最高点的速度为v,临界条件为 mg=m 根据动能定理,有 ﹣μmgL2﹣ ①②联立并代入数据解得R=0.24m 若滑块恰好滑至圆弧到达T点时就停止,则滑块也能沿圆轨道运动而不脱离圆轨道. 根据动能定理,有 ﹣μmgL2﹣ 代入数据解得R=0.6m 综上所述,滑块能沿圆轨道运动而不脱离圆轨道,半圆轨道的半径必须满足 R≤0.24m或R≥0.6m 答: (1)小车与墙壁碰撞时的速度是4m/s; (2)要滑块能沿圆轨道运动而不脱离圆轨道,半圆轨道的半径R的取值为R≤0.24m或R≥0.6m.
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考点分析:
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如图所示,一个绝热的气缸竖直放置,内有一个绝热且光滑的活塞,中间有一个固定的导热性良好的隔板,隔板将气缸分成两部分,分别密封着两部分理想气体 A B.活塞的质量为m,横截面积为S,与隔板相距h.现通过电热丝缓慢加热气体,当A气体吸收热量Q时,活塞上升了h,此时气体的温度为T1.已知大气压强为P0,重力加速度为g

加热过程中,若A气体内能增加了1,求B气体内能增加量2

现停止对气体加热,同时在活塞上缓慢添加砂粒,当活塞恰好回到原来的位置时A气体的温度为T2.求此时添加砂粒的总质量

 

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有两列简谐横波ab在同一介质中传播,a沿x轴正方向传播,b沿x轴负方向传播,波速均为υ=4m/sa的振幅为5cmb的振幅为10cm。在t=0时刻两列波的图像如图所示。求:

(i)这两列波的周期;

(ii)x=0处的质点在t=2.25s时的位移。

 

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某物理兴趣小组在学习了电流的磁效应后,得知通电长直导线周围某点磁场的磁感应强度B的大小与长直导线中的电流大小I成正比,与该点离长直导线的距离r成反比。该小组欲利用如图甲所示的 实验装置验证此结论是否正确,所用的器材有:长直导线、学生电源、直流电流表(量程为0~3A)、滑动变 阻器、小磁针(置于刻有360°刻度的盘面上)、开关及导线若干:

实验步骤如下:

a.将小磁针放置在水平桌面上,等小磁针静止后,在小磁针上方沿小磁针静止时的指向水平放置长直 导线,如图甲所示;

b.该小组测出多组小磁针与通电长直导线间的竖直距离 r、长直导线中电流的大小I及小磁针的偏转 角度θ

c.根据测量结果进行分析,得出结论。 回答下列问题:

(1)某次测量时,电路中电流表的示数如图乙所示,则该电流表的读数为______A

(2)在某次测量中,该小组发现长直导线通电后小磁针偏离南北方向的角度为30°(如图丙所示),已知实验所在处的地磁场水平分量大小为B0=3×105T,则此时长直导线中的电流在小磁针处产生的磁感应强度B的大小为_______T(结果保留两位小数);

(3)该小组通过对所测数据的分析,作出了小磁针偏转角度的正切值tanθ之间的图像如图丁所示,据此得出了通电长直导线周围磁场的磁感应强度B与通电电流I成正比,与离长直导线的距离r成反比的结论, 其依据是______

(4)通过查找资料,该小组得知通电长直导线周围某点的磁感应强度B与电流I及距离r之间的数学关系为,其中为介质的磁导率。根据题给数据和测量结果,可计算出=_______

 

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如图是实验室测定水平面和小物块之间动摩擦因数的实验装置,曲面AB与水平面相切于B点且固定.带有遮光条的小物块自曲面上面某一点释放后沿水平面滑行最终停在C点,P为光电计时器的光电门,已知当地重力加速度为g.

(1)利用游标卡尺测得遮光条的宽度如图所示,则遮光条的宽度d=______cm;

(2)实验中除了测定遮光条的宽度外,还需要测量的物理量有_____

A.小物块质量m                        

B.遮光条通过光电门的时间t

C.光电门到C点的距离s                

D.小物块释放点的高度h

(3)为了减小实验误差,同学们采用图象法来处理实验数据,他们根据(2)测量的物理量,建立图丙所示的坐标系来寻找关系,其中合理的是_____

 

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如图甲所示,倾角θ=30°的光滑斜面固定在水平面上,自然伸长的轻质弹簧一端固定在斜面底端的挡板上。一质量为m的小球,从离弹簧上端一定距离的位置静止释放,接触弹簧后继续向下运动,小球运动的vt图像如图乙所示,其中OA段为直线段,AB段是与OA相切于A点的平滑曲线,BC是平滑曲线,不考虑空气阻力,重力加速度为g。关于小球的运动过程,下列说法正确的是(  )

A.小球在时刻所受弹簧的弹力等于 mg

B.小球在时刻的加速度大于

C.小球从时刻所在的位置由静止释放后,能回到出发点

D.小球从时刻到时刻的过程中,重力势能的减少量等于弹簧弹性势能的增加量

 

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