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如图所示,光滑的水平桌面上有一轻弹簧,左端固定在A点,水平桌面右侧有一竖直放置的...

如图所示,光滑的水平桌面上有一轻弹簧,左端固定在A点,水平桌面右侧有一竖直放置的光滑轨道MNP,其形状为半径R=0.8m的圆环剪去了左上角135°的圆弧,MN为其竖直直径,P点到桌面的竖直距离也是R。用质量m=0.2kg的物块将弹簧缓慢压缩到C点,弹簧和物块具有的弹性势能为Ep,释放后物块从桌面右边缘D点飞离桌面后,由P点沿圆轨道切线落入圆轨道。g=10m/s2,求:

(1)Ep的大小;

(2)判断m能否沿圆轨道到达M点。

 

(1)1.6J(2)不能到达M点 【解析】(1)设物块由D点以初速度vD做平抛运动,落到P点时其竖直速度为vy,有, ,得 物块从C→D由机械能守恒得 (2)设物块能沿轨道到达M点,其速度为vM,从C→M整个过程由机械能守恒定律得 代入数据解得vM≈2.2m/s<≈2.8m/s所以物块不能到达M点。  
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考点分析:
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一质量为8.00×104 kg的太空飞船从其飞行轨道返回地面。飞船在离地面高度1.60×105 m处以7.5×103 m/s的速度进入大气层,逐渐减慢至速度为100 m/s时下落到地面。取地面为重力势能零点,在飞船下落过程中,重力加速度可视为常量,大小取为9.8 m/s2。(结果保留2位有效数字)

(1)分别求出该飞船着地前瞬间的机械能和它进入大气层时的机械能;

(2)求飞船从离地面高度600 m处至着地前瞬间的过程中克服阻力所做的功,已知飞船在该处的速度大小是其进入大气层时速度大小的2.0%。

 

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在某中学举办的头脑奥林匹克竞赛中,有一个叫做“保护鸡蛋”的竞赛项目,要求制作一个装置,让鸡蛋从两层楼的高度落到地面且不被摔坏:如果没有保护,鸡蛋最多只能从0.1m的高度落到地面而不被摔坏;有一位同学设计了如图所示的一个装置来保护鸡蛋,用AB两块较粗糙的夹板夹住鸡蛋,A夹板和B夹板与鸡蛋之间的摩擦力都为鸡蛋重力的5倍,现将该装置从距地面4m的高处落下,装置着地时间短且保持竖直不被弹起,g取10m/s2。求:

(1)如果鸡蛋不被摔坏,直接撞击地面速度最大不能超过多少?

(2)如果使用该装置,鸡蛋夹放的位置离装置下端的距离x至少为多少?(小数点后面保留两位数字)

 

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如图甲所示,一质量为m=1kg的物块静止在粗糙水平面上的A点,从t=0时刻开始,物块在受到按如图乙所示规律变化的水平力F作用下向右运动,第3s末物块运动到B点时速度刚好为0,第5s末物块刚好回到A点,已知物块与粗糙水平面之间的动摩擦因数μ=0.2,(g取10m/s2)求:

(1)AB间的距离;

(2)水平力F在5s时间内对物块所做的功。

 

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打点计时器接在50Hz的交流电源上时,每隔_______s打一个点。做匀变速直线运动的小车拖动纸带穿过打点计时器,纸带上记录的点如图,A、B、C、D、E为5个计数点,相邻两计数点间有4个点没标出。已知纸带与A点相近的一端跟小车相连,由此可知,小车的加速度大小为_______m/s2,方向与小车运动方向___________(填“相同”或“相反”);打C点时,小车的瞬时速度________m/s。(计算结果均保留三位有效数字)

 

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某同学利用如图甲所示的实验装置验证机械能守恒定律。该同学经正确操作得到打点纸带,在纸带后段每两个计时间隔取一个计数点,依次为1、2、3、4、5、6、7,测量各计数点到第一个打点的距离h,并正确求出打相应点时的速度v。各计数点对应的数据见下表:

计数点

1

2

3

4

5

6

7

h(m)

0.124

0.194

0.279

0.380

0.497

0.630

0.777

v(m/s)

 

1.94

2.33

2.73

3.13

3.50

 

v2(m2/s2)

 

3.76

5.43

7.45

9.80

12.25

 

 

(1)请在图乙坐标中,描点作出v2h图线_______

(2)由图线可知,重锤下落的加速度g′=________m/s2(保留三位有效数字);

(3)若当地的重力加速度g=9.8m/s2,根据作出的图线,能粗略验证自由下落的重锤机械能守恒的依据是________

 

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