(1)实验室提供了如下器材:小钢球,固定有斜槽的木板,坐标纸,重锤线,铅笔,刻度尺,秒表,图钉。
其中不必要的器材是______________。
(2)某同学按正确的操作完成实验并描绘出平抛运动的轨迹,以平抛运动的初始位置O为坐标原点建立xOy坐标系,如图所示。从运动轨迹上选取多个点,根据其坐标值可以验证轨迹是符合y=ax的抛物线。在抛物线上选取任意一点A,用刻度尺测得A点位置坐标为(40.00,20.00)(单位cm),重力加速度g取10m/s2。根据数据可以求出a=______________,小球平抛运动的初速度v0=______________m/s。
2
(3)利用平抛运动规律还可以测定弹簧弹性势能的大小。将一弹簧(劲度系数未知)固定在一个带光滑凹槽的直轨道的一端,并将轨道固定在水平桌面的边缘,如图所示。用钢球将弹簧压缩,然后突然释放,钢球将沿轨道飞离桌面做平抛运动,最终落到水平地面上。测得:小球做平抛运动的水平位移为x,竖直位移为y,小球的质量为m。重力加速度为g。该弹簧在被压缩时的弹性势能的表达式可表示为:EP=____________(用已知物理量表示)。
四、解答题
21.图所示,直角劈ACB的质量为m,AC边与天花板的夹角为θ,劈与天花板的动摩擦因数为μ,当作用一个垂直于AC边的力F后,劈沿着天花板向右匀速运动,求F的大小。
22.某同学在实验室探究圆周运动向心力和速度之间的关系,他利用双线来连接小球在竖直平面内做圆
周运动,如图所示,他用两根长均为的细线系一质量为m=0.5kg的小球,细线的另一端系于水平
横杆上相距为d=2m的A、B两点,若小球上升到圆周最高点时两细线的拉力恰好都为零,重力加速度为
,求:
(1)小球到达圆周最高点时的速度大小;
(2)小球到达圆周最低点时的速度大小及每根细线的拉力大小。
23.如图所示,斜面体质量为M,倾角θ,与水平面间的动摩擦因数为μ。用细绳竖直悬挂一质量为m的小球静止在光滑斜面上,小球距水平面高度为h。当烧断绳的瞬间,用水平向右的力由静止拉动斜面体,小球能做自由落体运动到达地面,重力加速度为g。求:
(1)小球经多长时间到达地面;
(2)拉力至少为多大才能使小球做自由落体运动到地面。
24.滑板运动是一项惊险刺激的运动,深受青少年的喜爱。如图是滑板运动的轨道,AB和CD是两段圆弧形轨道,BC是一段长
的水平轨道,其与圆弧AB、CD分别相切于B、C两点。某次一运动员从AB
。已知运动员和滑板的总质量
轨道上P点以的速度下滑,经BC轨道后冲上CD轨道的最大高度
,滑板与BC轨道的动摩擦因数为
员和滑板简化为质点,
求:
,
,不计圆弧轨道上的摩擦。计算时,将运动
运动员的初速度大小;
运动员在BC轨道上因摩擦产生的热量是多少?在BC轨道上运动的总路程是多少米?
25.如图所示,一个质量m=20kg的物体放在水平地面上。对物体施加一个F =100 N的拉力,使物体做初速为零的匀加速直线运动。已知拉力与水平方向的夹角θ=37°,物体与水平地面间的动摩擦因数μ=0. 50,sin37°=0. 60,cos37°=0. 80,取重力加速度g=10m/s2。
(1)求物体运动的加速度大小;
(2)求物体在 2. 0 s末的瞬时速率;
(3)若在 2. 0 s末时撤去拉力F,求此后物体沿水平地面可滑行的最大距离。 【参考答案】*** 一、选择题
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 A A B C C B D C A C 二、填空题 13. 物体运动 不同 14. 向下, 失重; 小 15.69(3.68 ~3.70); 0.70 ; 5.0 16.
;
D B Pmv12v217.
v1Pv2?Pv1三、实验题 18.BD BC
19.乙 (2) 甲 (mA+mB)t1 = mA/ t1或(mA+mB)/ t2 1:2 20.秒表 1.25(其他正确答案亦可) 2.00 四、解答题
21.
【解析】物体受到重力mg、推力F、天花板的压力N和滑动摩擦力,如图所示:
由于物体做匀速运动,则有 水平方向: 竖直方向: 又
联立得:
点睛:本题是多个力平衡问题,分析受力情况是求解的关键,要正确分析受力情况画出力图,要注意天花板对物体的弹力方向是向下的。 22.(1)
m/s (2)
N
【解析】
(1)设最高点速度为,最高点受力分析可得解得
,
由几何关系可知R=1m, 代入数据解得
(2)设最低点速度为,根据动能定理解得
,
最低点受力分析得解得
,
【点睛】本题考查了动能定理的应用,分析清楚小球的运动情况与受力情况是解题的前提,应用动能定理、牛顿第二定律可以解题。 23.(1)【解析】 【分析】
(1)根据小球自由下落的位移公式列式求得时间;
(2)再根据牛顿第二定律和位移时间公式列式;根据几何关系找出小球位移和斜面体位移的关系;最后联立方程组求解. 【详解】
(1)设小球自由落体运动到地面上,下落高度为h, 对小球有:h=
gt2,解得:
;
(2)
(2)斜面体至少水平向右运动的位移为:x=h?对斜面体:x=
at,解得:a=
2
,
以斜面体为研究对象有:F-μMg=Ma 所以有:F=μMg+Mg
=(μ+
)Mg.
)Mg的水平向右的力由静止拉动斜面体,小球才能做自由落体运
即当烧断绳的瞬间,至少以(μ+动到地面; 【点睛】
本题关键是找出木板位移和小球位移的几何关系,然后根据牛顿第二定律和位移时间关系公式联立求解. 24.(1)【解析】
(2)
,
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