【解析】(1)由图示游标卡尺可知,其示数为13mm+13×0.02mm=11.26mm=1.326cm.
考点:验证动能定理
【名师点睛】本题难点在于第三问,要明确实验的原理,综合不考虑空气阻力和考虑空气阻力两种情况,分别列动能定理来讨论。
14.(10分)在“研究平抛物体的运动”的实验中:
(1)为使小球水平抛出,必须调整斜槽,使其末端的切线成水平方向,检查方法是_____________。
(2)小球抛出点的位置必须及时记录在白纸上,然后从这一点画水平线和竖直线作为x轴和y轴,竖直线是用__________来确定的。
(3)某同学建立的直角坐标系如图所示,设他在安装实验装置和其余操作时准确无误,只有一处失误,即是______________________________________________________。
(4)该同学在轨迹上任取一点M,测得坐标为(x,y),则初速度的测量值为_____________,测量值与真实值相比_______(填“偏大”、“偏小”或“不变”)。
【答案】(1)将小球放置在槽口处轨道上,小球能保持静止 (2)重垂线 (3)坐标原点应该是小球在槽口时球心在白纸上的水平投影点 (4)xg 偏大 2y(3)描绘的小球的运动轨迹应是小球运动时球心的位置连线,因此坐标原点应在平抛起点处的球心位置,即坐标原点应该是小球在槽口时球心在白纸上的水平投影点。
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(4)根据x=v0t,y=
12ggt,联立可得v0=x;因为坐标原点靠下,y偏小,测量值偏大。 22y三、计算题(共3小题,共36分)
15.(10分)如图所示,水平放置的正方形光滑玻璃板abcd,边长为L,距地面的高度为H,玻璃板正中间有一个光滑的小孔O,一根细线穿过小孔,两端分别系着小球A和小球B,当小球以速度v在玻璃板上绕O点做匀速圆周运动时,AO间的距离为r,已知A的质量为mA,重力加速度为g。
(1)求小球的角速度; (2)求小物块B的质量mB;
(3)当小球速度方向平行于玻璃板ad边时,剪断细线,则小球落地前瞬间的速度多大?
mAv2v
【答案】(1)??(2)mB?(3)v??v2?2gH grr
【解析】(1)根据公式:v??r,所以:??
v
r
(2)以B研究对象,根据平衡条件:T?mBg,以A为研究对象,根据牛顿第二定律:
v2mBg?mA,
rmAv2得:mB?.
gr(3)A下落过程,根据机械能守恒定律: mAv?mAgH?考点:考查了圆周运动,机械能守恒定律
【名师点睛】本题属于平抛运动和圆周运动的综合应用题型,求第三问时注意两者的距离是以绳长和平抛运动水平位移为邻边的斜边长.
16.(12分)如图所示,BC为半径等于0.42m、竖直放置的光滑细圆管,O为细圆管的圆
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1221mAv?2,解得:v??v2?2gH 2
心,在圆管的末端C处连接着倾角为45°的足够长粗糙斜面CD。一质量m=0.5 kg的滑块(可视为质点)从O点正上方某处的A点以速度v0水平抛出,恰好能垂直OB从B点进入细圆管,滑块从进入圆管开始就受到竖直向上的力F=5 N的作用;当滑块运动到圆管的末端C处时作用力F立即消失,滑块能平滑地冲上粗糙斜面,滑块与斜面间的动摩擦因数μ=0.6,已知重力加速度g=10 m/s2。求:
(1)滑块从A点水平抛出的初速度v0的大小; (2)滑块在圆管中运动时对圆管的压力大小; (3)滑块在斜面上运动的最大位移大小。 【答案】(1)2 m/s (2)52N (3)
2m 4【解析】(1)滑块从A运动到B做平抛运动,有rsin 45°=v0t
gt在B点,有tan 45°=
v0解得v0=2 m/s
(2)滑块在B点的速度v=
v0=22m/s cos45?滑块在圆管中受到重力、外力F和圆管的支持力作用,由于mg=5 N=F,重力和外力F平衡,则
mv2=52N 滑块受到的圆管的支持力提供其做圆周运动的向心力,有N=r根据牛顿第三定律,可知滑块对圆管的压力大小为N'=N =52N (3)滑块在斜面上做匀减速直线运动,加速度大小a=
mgsin45???mgcos45?=82m/s2
mv22=m。 则滑块在斜面上运动的最大位移x=
2a417.(14分)如图所示,AB与CD是两段半径为R的四分之一光滑圆弧轨道,圆心连线O1O2水平,BC错开的距离略大于小球的直径,整个装置竖直放置于水平长轨道MN上,AB与水平轨道MN相切于A点。有一自由长度小于MP的轻弹簧左端固定于M处,右端与质量为m的小球接触(不拴接)。水平轨道MP段光滑,PA段粗糙、长为2R,运动小球受到PA段阻力为小
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球重力的0.25倍。开始时,弹簧处于被压缩的锁定状态,锁定时的弹性势能EP=5mgR,解除锁定后,小球将被弹出,重力加速度为g,试计算:
(1)小球对圆弧轨道A点压力的大小和方向;
(2)判断小球能否过D点,若能过D点,则计算小球落在轨道MN上的位置离D点的水平距离。
【答案】(1)
(2)
根据牛顿第三定律,小球对圆弧轨道A点压力
,方向垂直水平轨道向下。
(2)如果小球恰好能经过D点,速度为,则有
小球从P运动到D点过程中,根据动能定理
小球恰能到达D点所需的弹性势能
由、、得:
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因为>,所以小球能过D点,并从D点水平抛出
根据能量转化与守恒定律,得:
从D点平抛后
由、、得:
。
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