【题目】如图所示,CDE为光滑的轨道,其中ED是水平的,CD是竖直平面内的半圆,与ED相切于D点,且半径R=0.5m,质量m=0.1kg的滑块A静止在水平轨道上,另一质量M=0.5kg的滑块B前端装有一轻质弹簧(A、B均可视为质点)以速度v0向左运动并与滑块A发生弹性正碰,若相碰后滑块A能过半圆最高点C,取重力加速度g=10m/s2,则:
(1)B滑块至少要以多大速度向前运动;
(2)如果滑块A恰好能过C点,滑块B与滑块A相碰后轻质弹簧的最大弹性势能为多少?
【答案】(1)3m/s (2)0.375J
【解析】试题分析:由牛顿第二定律求出滑块A到达轨道最高点的速度,碰撞过程系统动量守恒、机械能守恒,应用动量守恒定律与机械能守恒定律可以求出B的初速度;碰撞后两者速度相等时弹簧压缩量最大弹性势能最大,碰撞过程系统动量守恒、机械能守恒,应用动量守恒定律与机械能守恒定律可以求出最大弹性势能。
设滑块A过C点时速度为vC,B与A碰撞后,B与A的速度分别为v1、v2,
B碰撞前的速度为v0,过圆轨道最高点的临界条件是重力提供向心力
由牛顿第二定律得:
由机械能守恒定律得
B与A发生弹性碰撞,碰撞过程动量守恒、机械能守恒,以向左为正方向,由动量守恒定律得 Mv0=Mv1+mv2
由机械能守恒定律得
解得v0=3 m/s.
B与A碰撞后,当两者速度相同时弹簧有最大弹性势能Ep,设共同速度为v,
A、B碰撞过程系统动量守恒、机械能守恒,
以向左为正方向,由动量守恒定律得:Mv0=(M+m)v
由机械能守恒定律得
联立解得Ep=0.375 J.
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【题目】有三个力F1、F2、F3作用于一点,F1=F2=F3=10N,且相互成120°角,若只将F1减小为5N,方向不变,则此时合力大小是( )
A. 25N B. 15N C. 5N D. 0
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【题目】为了探究加速度与力、质量的关系
(1)小亮利用如图甲所示的实验方案,探究小车质量一定时加速度与合外力之间的关系,图中上下两层水平轨道,细线跨过滑轮并挂上砝码盘,将砝码和砝码盘的总重作为小车所受合外力,两小车尾部细线连到控制装置上,实验时通过控制装置使两小车同时开始运动,并同时停止.
①实验前,下列操作必要的是
A.选用质量不同的两辆小车 |
B.调节定滑轮的高度,使细线与轨道平行 |
C.使砝码和砝码盘的总质量远小于小车的质量 |
D.将轨道右端适当垫高,使小车在没有细线牵引时能在轨道上匀速运动,以平衡摩擦力 |
②他测量了两小车的位移为x1,x2,则= .
(2)小明用如图乙所示的装置进行实验
①打出的一条纸带如图丙所示,计时器打点的时间间隔为0.02s.他从比较清晰的A点起,每五个点取一个计数点,测量出各点到A点的距离标在纸带上各点的下方,则小车运动的加速度为 m/s2.(计算结果保留两位有效数字)
②实验前由于疏忽,小明遗漏了平衡摩擦力这一步骤,他测量得到的a﹣F图象,可能是丁图中的图线 (选填“1”、“2”、“3”).
③调整正确后,他作出的a﹣F图象末端明显偏离直线,如果已知小车质量为M,某次所挂钩码质量为m,则戊图中坐标a1应为 ,a2应为 .
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【题目】用如图甲所示的装置进行“探究加速度与力、质量的关系”的实验中.
(1)若小车的总质量为M,砝码和砝码盘的总质量为m,则当满足 条件时,可认为小车受到合外力大小等于砝码和砝码盘的总重力大小.
(2)在探究加速度与质量的关系实验中,下列做法中正确的是 .
A.平衡摩擦力时,不应将装砝码的砝码盘用细绳通过定滑轮系在小车上
B.每次改变小车的质量时,都需要重新平衡摩擦力
C.实验时,先接通打点计时器电源,再放开小车
D.小车运动的加速度可由牛顿第二定律直接求出
(3)甲同学通过对小车所牵引纸带的测量,就能得出小车的加速度a.如图乙是某次实验所打出的一条纸带,在纸带上标出了5个计数点,在相邻的两个计数点之间还有4个打点未标出,计时器打点频率为50Hz,则小车运动的加速度为 m/s2(保留两位有效数字).
(4)乙同学通过给小车增加砝码来改变小车的质量M,得到小车的加速度a与质量M的数据,画出a ~图线后,发现当
较大时,图线发生弯曲.该同学后来又对实验方案进行了进一步地修正,避免了图线的末端发生弯曲的现象.则该同学的修正方案可能是 .
A.改画a与的关系图线
B.改画a与的关系图线
C.改画 a与的关系图线
D.改画a与的关系图线
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【题目】在绳子下吊一个小球保持静止,下列叙述中正确的是( )
A. 小球对绳的拉力就是球的重力
B. 小球对绳的拉力大小等于小球的重力,但拉力不是重力
C. 由于小球吊在空中,所以小球的重力没有施力物体
D. 小球重力的施力物体是地球
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【题目】一物体在水平面上受恒定的水平拉力和摩擦力作用沿直线运动,已知在第1秒内合力对物体做的功为45 J,在第1秒末撤去拉力,其v-t 图象如图所示,g=10 m/s2,则
A.物体的质量为10 kg
B.物体与水平面的动摩擦因数为0.2
C.第1秒内摩擦力对物体做的功为-60 J
D.前4秒内合力对物体做的功为60 J
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【题目】下列描述的运动中,可能的是( )
A. 速度不变,加速度很小 B. 速度变化方向为正,加速度方向为负
C. 速度变化越来越快,加速度越来越小 D. 速度越来越大,加速度越来越小
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