【题目】(14分)如图所示,一个质量为m的长木板静止在光滑的水平面上,并与半径为的光滑圆弧形固定轨道接触(但不粘连),木板的右端到竖直墙的距离为s;另一质量为2m的小滑块从轨道的最高点由静止开始下滑,从圆弧的最低点A滑上木板。设长木板每次与竖直墙的碰撞时间极短且无机械能损失。已知滑块与长木板间的动摩擦因数为μ。试求:
(1)滑块到达A点时的速度大小以及物体对轨道的压力大小;
(2)若滑块不会滑离长木板,试讨论长木板与墙第一次碰撞前的速度与s的关系;
(3)若s足够大,为了使滑块不滑离长木板,板长L应满足什么条件。
【答案】(1)6mg;(2)若,则木板与墙第一次碰前瞬间的速度为;若,则木板与墙第一次碰前瞬间的速度为 ;(3)。
【解析】
试题(1)滑块从轨道的最高点到最低点,由机械能守恒,
设到达A点的速度为;则①
得:②
由牛顿第二定律可知,在A点有:③
由②③得:④
由牛顿第三定律,滑块在A点对轨道的压力:⑤
(2)若第一次碰撞前的瞬间,滑块与木板达到共同速度,
则:⑥
⑦
由②⑥⑦得:⑧
ⅰ.若,则木板与墙第一次碰前瞬间的速度为⑨
ⅱ. 若,则木板与墙第一次碰前瞬间的速度为,则:⑩
得: 11
(3)因为S足够大,每次碰前滑块与木板共速;因为,每次碰后系统的总动量方向向右,要使滑块不滑离长木板,最终木板停在墙边,滑块停在木板上。(没有文字说明的扣1分)
由能量守恒得:12,
解得13
评分标准:①⑥⑦每式2分,123分,其余每式1分。
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【题目】如图所示,轻质弹簧的一端与固定的竖直板P栓接,另一端与物体A相连,物体A置于光滑水平桌面上(桌面足够大),A右端连接一水平细线,细线绕过光滑的定滑轮与物体B相连,开始时托住B,让A处于静止且细线恰好伸直,然后由静止释放B,直至B获得最大速度,下列有关该过程的分析中正确的是
A. B物体受到细线的拉力始终保持不变
B. B物体机械能的减少量大于弹簧弹性势能的增加量
C. A物体动能的增加量等于B物体重力对B做的功与弹簧弹力对A做的功之和
D. A物体与弹簧所组成的系统机械能的增加量等于细线拉力对A做的功
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【题目】如图所示,公路上有一辆公共汽车以10m/s的速度匀速行驶,为了平稳停靠在站台,在距离站台P左侧位置50m处开始刹车做匀减速直线运动。同时一个人为了搭车,从距站台P右侧位置30m处从静止正对站台跑去,假设人先做匀加速直线运动,速度达到4m/s后匀速运动一段时间,接着做匀减速直线运动,最终人和车到达P位置同时停下,人加速和减速时的加速度大小相等,求:
(1)汽车刹车的时间(2)人的加速度的大小
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【题目】有四颗地球卫星,还未发射,在赤道表面上随地球一起转动,是近地轨道卫星,是地球同步卫星,是高空探测卫星,它们均做匀速圆周运动,各卫星排列位置如图所示,则( )
A. 卫星的向心加速度等于重力加速度
B. 卫星的角速度最大
C. 卫星在1小时内转过的圆心角是
D. 卫星的运动周期有可能是30小时
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【题目】某实验小组“用落体法验证机械能守恒定律”,实验装置如图甲所示.实验中测出重物自由下落的高度h及对应的瞬时速度v,计算出重物减少的重力势能mgh和增加的动能mv2,然后进行比较,如果两者相等或近似相等,即可验证重物自由下落过程中机械能守恒.请根据实验原理和步骤完成下列问题:
(1)关于上述实验,下列说法中正确的是________.
A.重物最好选择密度较小的木块
B.重物的质量可以不测量
C.实验中应先接通电源,后释放纸带
D.可以利用公式v=来求解瞬时速度
(2)如图乙是该实验小组打出的一条点迹清晰的纸带,纸带上的O点是起始点,选取纸带上连续的点A、B、C、D、E、F作为计数点,并测出各计数点到O点的距离依次为27.94 cm、32.78 cm、38.02 cm、43.65 cm、49.66 cm、56.07 cm.已知打点计时器所用的电源是50 Hz的交流电,重物的质量为0.5 kg,则从计时器打下点O到打下点D的过程中,重物减小的重力势能ΔEp=________ J;重物增加的动能ΔEk=________ J,两者不完全相等的原因可能是________________.(重力加速度g取9.8 m/s2,计算结果保留三位有效数字)
(3)实验小组的同学又正确计算出图乙中打下计数点A、B、C、D、E、F各点的瞬时速度v,以各计数点到A点的距离h′为横轴,v2为纵轴作出图象,如图丙所示,根据作出的图线,能粗略验证自由下落的物体机械能守恒的依据是______________________________________________.
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【题目】一质点沿着+x方向运动,t0=0时刻,其初始位置坐标x0>0,初速度v0>0,加速度a的变化情况如图所示,下面关于该质点的运动判断正确的是
A. t0至t1时段,质点的速度v减小,总位移x增大
B. t1至t2时段,质点沿一x方向匀加速运动
C. t1时刻,质点沿+x方向速度v最大,t2时刻,v=v0
D. t1至t2时段,质点沿+x方向减速运动,t2时刻,v=0
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【题目】如图所示,质量为m的小球(可看作质点)在竖直放置的半径为R的固定光滑圆环轨道内运动,若小球通过最高点时的速率为v0=,下列说法中正确的是
A. 小球在最高点时只受到重力作用
B. 小球绕圆环一周的时间等于
C. 小球在最高点对圆环的压力大小为2mg
D. 小球经过任一直径两端位置时的动能之和是一个恒定值
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【题目】如图所示,用大小为100 N的握力握住一个重力为40 N的瓶子.瓶子竖直,始终处于静止状态.已知手掌与瓶子间的动摩擦因数μ=0.5,则( )
A. 瓶子受到的摩擦力大小为50 N
B. 瓶子受到的摩擦力大小为40 N
C. 当握力进一步增大时,瓶子受到的摩擦力将成正比增大
D. 当握力持续减小时,瓶子受到的摩擦力大小将持续减小
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【题目】某同学利用图甲所示的实验装置,探究物块在水平桌面上的运动规律,物块在重物的牵引下开始运动,重物落地后,物块再运动一段距离停在桌面上(尚未到达滑轮处)。从纸带上便于测量的点开始,每5个点取1个计数点,相邻计数点间的距离如图乙所示。打点计时器电源的频率为50Hz。
(1)通过分析纸带数据,可判断物块在相邻计数点________和__________之间某时刻开始减速。
(2)打计数点5时,物块对应的速度大小为_________m/s。(结果保留三位有效数字)
(3)物块减速运动过程中加速度的大小为a=_________。(结果保留三位有效数字)
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