如图所示,质量为m=2kg的小球置于平台末端A点,平台的右下方有一个表面光滑的斜面体,在斜面体的右边固定一竖直挡板,轻质弹簧拴接在挡板上,弹簧的自然长度为x0=0.3m,斜面体底端C点距挡板的水平距离为d2=10m,斜面体的倾角为θ=37°,斜面体的高度h=4.8m。现给小球一大小为v0=4m/s的初速度,使之在空中运动一段时间后,恰好从斜面体的顶端B点无碰撞地进入斜面,并沿斜面运动,经过C点后再沿粗糙水平面运动,过一段时间开始压缩轻质弹簧。小球速度减为零时,弹簧被压缩了Δx=0.1m。已知小球与水平面间的动摩擦因数μ=0.5,设小球经过C点时无能量损失,重力加速度g取10m/s2,求:
(1)平台与斜面体间的水平距离d1
(2)小球在斜面上的运动时间t
(3)弹簧压缩过程中的最大弹性势能Ep
一台起重机将静止在地面上、质量为m=1.0×103kg的货物匀加速竖直吊起,在2s末货物的速度v=4m/s。(取g=10m/s2,不计额外功)求:
(1)起重机在2s末的瞬时功率;
(2)起重机在第2s内的平均功率;
(3)起重机在这2s内做的功。
2019年1月3日,“嫦娥四号”探测器成功实现在月球背面软者陆。探测器在距离月球表面附近高为h处处于悬停状态,之后关闭推进器,经过时间t自由下落到达月球表面。已知月球半径为R,探测器质量为m,万有引力常量为G,不计月球自转。求:
(1)月球的第一宇宙速度;
(2)“嫦娥四号”探测器自由下落到月球表面时的动能;
(3)月球的平均密度。
利用图1实验装置探究重物下落过程中动能与重力势能的转化问题。
(1)实验操作步骤如下,请将步骤B补充完整:
A.按实验要求安装好实验装置;
B.使重物靠近打点计时器,接着先___,后__,打点计时器在纸带上打下一系列的点;
C.图为一条符合实验要求的纸带,O点为打点计时器打下的第一个点。分别测出若干连续点A、B、C…与O点之间的距离h1、h2、h3…。
(2)已知打点计时器的打点周期为T,重物质量为m,重力加速度为g,结合实验中所测得的h1、h2、h3,可得重物下落到B点时的速度大小为________,纸带从O点下落到B点的过程中,重物增加的动能为________,减少的重力势能为________。
(3)取打下O点时重物的重力势能为零,计算出该重物下落不同高度h时所对应的动能Ek和重力势能Ep,建立坐标系,横轴表示h,纵轴表示Ek和Ep,根据数据在图中已绘出图线Ⅰ和图线Ⅱ。已求得图线Ⅰ斜率的绝对值k1=2.94J/m,请计算图线Ⅱ的斜率k2=________J/m(保留三位有效数字)。重物和纸带下落过程中所受平均阻力与重物所受重力的比值为________(用k1和k2表示)。
验证动能定理的实验装置如图所示,较长的小车的前端固定有力传感器,能测出小车所受的拉力,小车上固定两个完全相同的遮光条A、B,小车放在安装有定滑轮和光电门的轨道D上,光电门可记录遮光条A、B通过它时的挡光时间。用不可伸长的细线将小车与质量为m的重物相连,轨道放在水平桌面上,细线与轨道平行(滑轮质量、摩擦不计)。
实验主要步骤如下:
①测量小车、传感器及遮光条的总质量M,遮光条的宽度d;
②按图正确连接器材;
③由静止释放小车,小车在细线拉动下运动,记录传感器的示数F及遮光条A、B 经过光电门的挡光时间tA、tB。
(1)实验前用垫块垫高轨道左端平衡摩擦力,若不挂重物,发现遮光条A、B 经过光电门的挡光时间tA>tB,则应将垫块向_________(选填“左”或“右”)移动。
(2)为验证动能定理还需要测量的物理量是:______________
A.两遮光条A、B间的距离L
B.重物的质量m
C.开始释放时遮光片A到光电门的距离s
(3)验证动能定理是否成立需要验证的表达式为__________(用所测物理量的符号表示)。
如图所示,质量为m的小车在水平恒力F的推动下,从山坡(粗糙)底部A处由静止运动至高为h的山坡顶部B处,获得的速度为v,A、B之间的水平距离为x,重力加速度为g.下列说法正确的是( )
A. 小车克服重力做的功是mgh
B. 合外力对小车做的功是mv02/2
C. 推力对小车做的功是mv02/2+mgh
D. 阻力对小车做的功是mgh+mv02/2−Fx