(12分)如图所示,在水平轨道右侧安放半径为R的竖直圆槽形光滑轨道,水平轨道的PQ段铺设特殊材料,调节其初始长度为l.水平轨道左侧有一轻质弹簧左端固定,弹簧处于自然伸长状态.小物块A(可视为质点)从轨道右侧以初速度v0冲上轨道,通过圆形轨道、水平轨道后压缩弹簧并被弹簧以原速率弹回,经水平轨道返回圆形轨道.
已知R=0.2m,l=1.0m,v0=m/s,物块A质量为m=1kg,与PQ段间的动摩擦因数为μ=0.2,轨道其他部分摩擦不计,取g=10m/s2.求:
(1)物块A与弹簧刚接触时的速度大小.
(2)物块A被弹簧以原速率弹回返回到圆形轨道的高度.
(3)调节PQ段的长度l,A仍以v0从轨道右侧冲上轨道,当l满足什么条件时,A物块能第一次返回圆形轨道且能沿轨道运动而不会脱离轨道.
(8分)如图所示,位于竖直平面上的圆弧轨道光滑,半径为R,OB沿竖直方向,上端A距地面高度为H,质量为m的小球从A点由静止释放,到达B点时的速度为,最后落在地面上C点处,不计空气阻力.
求:(1)小球刚运动到B点时的加速度为多大,对轨道的压力多大.
(2)小球落地点C与B点水平距离为多少.
(8分)地球绕太阳公转的角速度为ω1,轨道半径为R1,月球绕地球公转的角速度为ω2,轨道半径为R2,那么太阳的质量是地球质量的多少倍.
(8分)如图所示,雪橇在与水平雪面成角拉力F的作用下,沿直线匀速移动了一段距离s.
(1)试求作用在雪橇上的拉力和摩擦力所做的功.
(2)外力对雪橇做的总功是多少.
(8分)某同学用如图甲的装置验证机械能守恒定律.
(1)安装打点计时器时,纸带的两个限位孔必须处在同一 线上.
(2)接通电源,让打点计时器正常工作后,松开 .
(3)将纸带上打出第一个点记为0,并在离0点较远的任意点依次选取几个连续的点,分别记为1,2,3,….量出各点与0点的距离h,算出各点对应的速度,分别记为v1至v6,数据如下表:
代表符号 |
v1 |
v2 |
v3 |
v4 |
v5 |
v6 |
数值(m/s) |
2.80 |
2.99 |
3.19 |
3.48 |
3.59 |
3.78 |
表中有一个数据有较大误差,代表符号为 .
(4)修正数据后,该同学计算出各点对应速度的平方值,并作v2–h图象,如图乙所示,若得出的直线斜率为k,则可测出重力加速度g = .与真实值相比,测出的g值 .(填“偏小”或“偏大”)
(6分)某探究学习小组验证动能定理的实验装置如图甲所示.
(1) 实验时首先要平衡摩擦力:取下沙桶,把木板不带滑轮的一端垫高,轻推小车,让小车________(选填“拖着”或“不拖着”)纸带运动.
(2)打点计时器使用频率为50 Hz的交流电,记录小车运动的纸带如图乙所示.在纸带上相邻两计数点之间还有四个点未画出.本实验需根据此纸带计算_________(选填“速度”、“加速度”)的值,其中小车通过计数点“B”时,该值=___________(计算结果保留两位有效数字).
(3)若实验室没有沙桶只有钩码,每个钩码质量m=50g,小车总质量M=200g,用该实验装置验证动能定理,则需验证重力对钩码所做的功是否等于____________(选填“小车”或“小车和钩码”)动能的增量.