故选:ACD。
11.【解答】解:AB、弹性绳拉直前只有重力做功,游客的机械能守恒,弹性绳拉直后,弹力的拉力对游客做负功,游客的机械能减小,故AB错误;
CD、忽略空气阻力,游客和弹性绳组成的系统机械能守恒,即游客的动能、势能和弹性绳的弹性势能的总和不变,开始下落到第一次到达最低点的过程,重力势能减小,所以游客的动能和弹性绳的弹性势能的总和不断增加,故CD正确; 故选:CD。
12.【解答】解:A、小物块随圆筒一起做圆周运动,受重力、弹力和静摩擦力作用,故A错误。
BCD、水平方向上,合力等于弹力垂直与圆筒内壁,指向圆心提供向心力,据牛顿第二定律有:N=mωr,知角速度越大,则小物块所受的弹力越大,在竖直方向上,小物块所受的重力和静摩擦力平衡,大小不变,故BC正确,D错误; 故选:BC。
13.【解答】解:A、运动员下落的高度是h,则重力做功:W=mgh,所以运动员重力势能的减少量为mgh。故A错误;
BC、运动员下落的高度是h,则飞行的距离:L=F合=ma=mg
动能的增加等于合外力做的功,即:△EK=W合=F合L=mg×h=mgh.即运动员动能的增加量为mgh.故B错误,C正确;
D、动员重力势能的减少量为mgh,动能的增加量为mgh,所以运动员的机械能减少了mgh﹣mgh=mgh.故D正确。 故选:CD。
14.【解答】解:A、小球在最高点的速度恰好为零,则小球将与圆管轨道内侧接触,摩擦力对小球要做负功,根据动能定理得:﹣mg?2R﹣Wf=0﹣>
,所以,若v0=
,可得 v0=
=h,运动员受到的合外力:
2
,小球不能到达最高点。故A错误。
时,由重力提供向心力,小球仅与圆管轨道外侧接触,不
B、小球在最高点的速度为
受摩擦力,由机械能守恒定律得 mg?2R=
,可得 v0=
,故B正确。
C、结合B项分析知,要使小球能够在竖直面内做完整的圆周运动,小球在最低点的速度v0必须不小于
,故C正确。
,因
<
,则小球将与圆管轨道内
﹣
D、若小球第一次到达最高点的速度为
侧接触,摩擦力对小球要做负功,根据动能定理得:﹣mg?2R﹣Wf=
,可得,小球在最低点的速度v0>故选:BCD。
,故D正确。
二、本题共4小题,共20分.其中15、16小题每题4分,17、18小题每题6分.把答案填写在答题卡中的相应位置上.
15.【解答】解:保持m、ω、r任意两个量不变,研究小球做圆运动所需的向心力F与其中一个量之间的关系,这种实验方法叫做控制变量法。
要研究向心力与质量的关系,要保持小球的角速度不变,半径不变,改变小球的质量。 故答案为:控制变量,ω和r,m。
16.【解答】解:在竖直方向上运动的时间为:t=根据平行四边形定则,有:v合=故答案为:8 10
=
=
s=8s;
cm/s=10
cm/s。
17.【解答】解:(1)(2)A球沿水平方向做匀速直线运动,B球做平抛运动,C球做自由落体运动,通过对比看出,三个球运动的时间相同,所以说明①平抛运动的物体水平方向做匀速直线运动,②竖直方向做自由落体运动。 (2)在竖直方向上△y=gT,T=
;
故答案为:(1)平抛运动的物体水平方向做匀速直线运动;(2)竖直方向做自由落体运动;(3)0.6;
18.【解答】解:(1)A、打点计时器必须接到电源的交流输出端上。故A正确; B、选取纸带时应选取点迹清晰且第一、二两连续点之间的距离约为2mm的纸带进行处理,故B正确;
C、打点计时器本身就是计时仪器,故C错误;
2
=0.04s。则小球平抛运动的初速度v0=
C、若两限位孔不在同一竖直线上,会增大纸带与限位孔的摩擦阻力,导致实验误差增大,故D正确; 故选:ABD。
(2)从B到D运动过程中,重物重力势能的减少量为: △Ep=mg(x2+x3),
由匀变速直线运动的规律,中间时刻的瞬时速度等于该段时间内的平均速度,即为: vB=
同理:vD=
,
该过程中的动能的增量为:
=
故答案为:(1)ABD;(2)mg(x2+x3);
;
;
三、本题共4小题,共38分.解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题,答案必须明确写出数值和单位. 19.【解答】解:(1)赛车的速度达到v=72km/h=20m/s,半径为100m。 则向心力的表达式Fn=m代入数据,解得:Fn=150×
,
N=200<600N,因此不会侧移。
(2)由题意可知,重力与支持力的合力提供向心力,根据力的平行四边形定则,结合牛顿第二定律,则有:
F=mgtan30°=m
m/s
知摩擦力方向应向下。
代入数据解得:v0=10
当赛车的速度大于v0并能够安全行驶时,根据F+fcos30°=m答:(1)车在运动过程中不会发生侧移;
(2)当赛车和地面之间的摩擦力为零时,赛车的速度大小v0为10度大于v0并能够安全行驶时,赛车所受到的摩擦力方向沿斜面向下。
m/s;当赛车的速
20.【解答】解:(1)拉力F作用时,对小孩和雪橇受力分析如图所示。 由牛顿第二定律得:Fcosθ﹣f=ma1 N+Fsinθ=mg f=μN
代入数据解得:a1=0.3m/s2 由速度位移的关系式得:v=2a1l 解得:v=
m/s
2
(2)撤去力F后,对小孩和雪橇受力分析如图所示。 由牛顿第二定律得:μmg=ma2 代入数据解得:a2=2m/s2 此过程雪橇的位移:s2=代入数据解得:s2=m 答:(1)松手时雪橇的速度大小
m/s; =,
(2)松手后雪橇向前滑行的距离是m。
21.【解答】解:(1)小球在圆筒内做平抛运动,根据平抛运动规律:
,
R(1+cos60°)=v0t, 解得:
, ,
对平抛过程运用动能定理得:解得:
=6.3J;
,
(2)小球做平抛运动的时间和圆筒转过所用的时间相等,故圆筒的角速度
;
答:(1)小球从小孔N飞出瞬时的动能Ek为6.3J; (2)圆筒转动的角速度ω为
。
22.【解答】解:(1)从释放到B的过程由动能定理得: mg(h+R)=
在B点由牛顿第二定律得:F﹣mg=m联立解得:F=30N
由牛顿第三定律知对轨道的压力大小为30N
(2)当小球第一次压缩弹簧速度为零时弹性势能最大, 由功能关系得:mg(h+R)=μmgL+E弹 解得:E弹=4.75J
(3)设滑块最终停下来时在PQ上发生的路程为s 由功能关系得:mg(h+R)=μmgs 解得:s=2.4m 因s=4L+0.8L
所以滑块最终停在距P点0.4m处
答:(1)滑块第一次到达圆弧轨道最低点B时对轨道的压力大小是30N; (2弹簧获得的最大弹性势能是4.75J; (3)滑块最终停在距P点0.4m处。
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