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题型:简答题
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简答题

某兴趣小组为测定传送带运送物体时电动机增加的功率进行了如下实验过程:首先,打开电源使传送带由电动机带动.稳定运动后将质量为m的物体轻轻地放在传送带上,调节传送带主动轮的转动频率.使物体最后能与传送带保持相对静止.其次,将物块与纸带固定后,把纸带穿过物体起始端的打点计时器.打开打点计时器电源,由静止释放物块,当物块与传送带相对静止一段时间后,关闭打点计时器电源.重复上一步实验.选取合适的纸带分析数据.

(1)为完成该实验,除打点计时器外还需要的实验器材有______(请填以下器材的字母符号).

   A.秒表   B.刻度尺    C.天平     D.弹簧秤

(2)如图是该小组所选取的纸带,打点计时器使用交流电源的周期为T,则该传递带运送物体时电动机增加的功率的表达式为______

(3)通过对实验原理的分析,可知实验结果的实际值比理论值______(填“偏大”或“偏小”),你认为造成这一误差的主要来源是______

正确答案

解:(1)为完成该实验,除打点计时器外还需要的实验器材有刻度尺、弹簧秤.

电动机增加的功率即为克服摩擦力做功的功率,大小为△P=fv=μmgv.

动摩擦因数μ可通过这样测量:将物体轻轻放在匀速运动的传送带,用弹簧秤拉住物体,使之静止不动,读出弹簧秤的拉力,得到物体受到的滑动摩擦力f.再用弹簧秤测出物体的重力,由此可得到μ,所以需要弹簧秤.

传送带的速度利用物体与传送带相对静止时的速度测量,由纸带上点迹均匀的部分求出,需要刻度尺测量位移来求速度.故选:BD.

(2)该传递带运送物体时电动机增加的功率的表达式为△P=μmgv=μmg

(3)由于除物体对传送带的摩擦力外,还有纸带与打点计时器间也有摩擦,所以实验结果的实际值比理论值偏大.

故答案为:

(1)BD;

(2)△P=μmg

(3)偏大,纸带与打点计时器间有摩擦.

解析

解:(1)为完成该实验,除打点计时器外还需要的实验器材有刻度尺、弹簧秤.

电动机增加的功率即为克服摩擦力做功的功率,大小为△P=fv=μmgv.

动摩擦因数μ可通过这样测量:将物体轻轻放在匀速运动的传送带,用弹簧秤拉住物体,使之静止不动,读出弹簧秤的拉力,得到物体受到的滑动摩擦力f.再用弹簧秤测出物体的重力,由此可得到μ,所以需要弹簧秤.

传送带的速度利用物体与传送带相对静止时的速度测量,由纸带上点迹均匀的部分求出,需要刻度尺测量位移来求速度.故选:BD.

(2)该传递带运送物体时电动机增加的功率的表达式为△P=μmgv=μmg

(3)由于除物体对传送带的摩擦力外,还有纸带与打点计时器间也有摩擦,所以实验结果的实际值比理论值偏大.

故答案为:

(1)BD;

(2)△P=μmg

(3)偏大,纸带与打点计时器间有摩擦.

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简答题

如图所示,一光滑的半圆形轨道处于竖直平面内,并和一粗糙的斜面相接,其半径大小为R=0.4m,直径BC在竖直方向上,一小物体放在斜面上的A点,离水平面高度为h=3m,小物体与斜面之间的动摩擦因数为μ=0.5,斜面倾角θ=37°.已知sin37°=0.6,cos37°=0.8,重力加速度g=10m/s2,现在把小物体从静止开始自由释放,求

(1)小物体运动到斜面底端B点时速度的大小?

(2)证明小物体可以沿半圆形轨道运动到最高点C;

(3)小物体离开半圆轨道后第一次落到斜面上时,其速度v的大小.

正确答案

解:(1)根据动能定理:        ①

又:f=μmgcosθ                               ②

SAB=                                  ③

解得:

                           ④

(2)小物体在C点,有:

                               ⑤

当N=0时,Vc有最小值,可得:

                           ⑥

从B到C,由机械能守恒,可得:

                        ⑦

解得:Vc=2(m/s)                          ⑧

(3)设落到斜面时水平位移为S,下落高度为h,由功能关系:

                         ⑨

又根据平抛运动分位移公式,有:

S=vCt

                              ⑩

结合几何关系,有:h+stanθ=2R            (11)

联立可得:v=3.2m/s

答:(1)小物体运动到斜面底端B点时速度的大小为4.5m/s;

(2)证明如上;

(3)小物体离开半圆轨道后第一次落到斜面上时,其速度v的大小为3.2m/s.

解析

解:(1)根据动能定理:        ①

又:f=μmgcosθ                               ②

SAB=                                  ③

解得:

                           ④

(2)小物体在C点,有:

                               ⑤

当N=0时,Vc有最小值,可得:

                           ⑥

从B到C,由机械能守恒,可得:

                        ⑦

解得:Vc=2(m/s)                          ⑧

(3)设落到斜面时水平位移为S,下落高度为h,由功能关系:

                         ⑨

又根据平抛运动分位移公式,有:

S=vCt

                              ⑩

结合几何关系,有:h+stanθ=2R            (11)

联立可得:v=3.2m/s

答:(1)小物体运动到斜面底端B点时速度的大小为4.5m/s;

(2)证明如上;

(3)小物体离开半圆轨道后第一次落到斜面上时,其速度v的大小为3.2m/s.

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简答题

如图所示,固定斜面的倾角θ=30°,物体A与斜面之间的动摩擦因数为μ,轻弹簧下端固定在斜面底端,弹簧处于原长时上端位于C点.用一根不可伸长的轻绳通过轻质光滑的定滑轮连接物体A和B,滑轮右侧绳子与斜面平行,A的质量为2m,B的质量为m,初始时物体A到C点的距离为L.现给A、B一初速度v0使A开始沿斜面向下运动,B向上运动,物体A将弹簧压缩到最短后又恰好能弹到C点.已知重力加速度为g,不计空气阻力,整个过程中,轻绳始终处于伸直状态,求此过程中:

(1)弹簧的最大压缩量;

(2)弹簧中的最大弹性势能.

正确答案

解:(1)A和斜面间的滑动摩擦力f=2μmgcosθ;

物体A向下滑动到C点的过程中,根据能量关系有:

2mgLsinθ+×3mv02=×3mv2+mgL+fL

v=     

从物体A接触弹簧,将弹簧压缩到最短后又恰回到C点,对系统应用动能定理:

-f•2x=0-×3mv2

x=        

(2)弹簧从压缩最短到恰好能弹到C点的过程中,

对系统根据能量关系有:Ep+mgx=2mgxsinθ+fx

又mgx=2mgxsinθ

所以Ep=fx=mv02-μmgL;

答:(1)弹簧的最大压缩量x=;(2)弹簧中的最大弹性势能为mv02-μmgL

解析

解:(1)A和斜面间的滑动摩擦力f=2μmgcosθ;

物体A向下滑动到C点的过程中,根据能量关系有:

2mgLsinθ+×3mv02=×3mv2+mgL+fL

v=     

从物体A接触弹簧,将弹簧压缩到最短后又恰回到C点,对系统应用动能定理:

-f•2x=0-×3mv2

x=        

(2)弹簧从压缩最短到恰好能弹到C点的过程中,

对系统根据能量关系有:Ep+mgx=2mgxsinθ+fx

又mgx=2mgxsinθ

所以Ep=fx=mv02-μmgL;

答:(1)弹簧的最大压缩量x=;(2)弹簧中的最大弹性势能为mv02-μmgL

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一质量为m=2kg的铅球从离地面H=2m高处自由下落,陷入沙坑h=10cm深处,求沙子对铅球的平均阻力(g=10m/s2).

正确答案

解:在整个运动过程中,由动能定理可知:

mg(H+h)-fh=0-0

得:f==N=420N

沙子对铅球的平均阻力为420N

答:沙子对铅球的平均阻力420N.

解析

解:在整个运动过程中,由动能定理可知:

mg(H+h)-fh=0-0

得:f==N=420N

沙子对铅球的平均阻力为420N

答:沙子对铅球的平均阻力420N.

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某同学利用玩具电动车模拟腾跃运动.如图所示,AB是水平地面,长度为L=6m,BC是半径为R=12m的圆弧,AB、BC相切于B点,CDE是一段曲面.玩具电动车的功率始终为P=10W,从A点由静止出发,经t=3s到达B点,之后通过曲面到达离地面h=1.8m的E点水平飞出,落地点与E点的水平距离x=2.4m.玩具电动车可视为质点,总质量为m=1kg,在AB段所受的阻力恒为2N,重力加速度g取10m/s2,不计空气阻力.求:

(1)玩具电动车过B点时对圆弧轨道的压力:

(2)玩具电动车过E点时的速度;

(3)若从B点到E点的过程中,玩具电动车克服摩擦阻力做功10J,则该过程所需要的时间是多少?

正确答案

解:在AB段运动过程中,由动能定理得

Pt-fL=

解得vB=6m/s

在B点由牛顿第二定律得

F-mg=

F=mg+=

由牛顿第三定律可知,玩具电动车过B点时对圆弧轨道的压力为13N;

(2)由平抛运动得

h=

x=vEt

联立解得vE=4m/s;

(3)在BE段运动过程中Pt3-W克f-mgh=

代入数据解得t3=1.8s;

答:(1)玩具电动车过B点时对圆弧轨道的压力为13N:

(2)玩具电动车过E点时的速度为4m/s;

(3)若从B点到E点的过程中,玩具电动车克服摩擦阻力做功10J,则该过程所需要的时间是1.8s

解析

解:在AB段运动过程中,由动能定理得

Pt-fL=

解得vB=6m/s

在B点由牛顿第二定律得

F-mg=

F=mg+=

由牛顿第三定律可知,玩具电动车过B点时对圆弧轨道的压力为13N;

(2)由平抛运动得

h=

x=vEt

联立解得vE=4m/s;

(3)在BE段运动过程中Pt3-W克f-mgh=

代入数据解得t3=1.8s;

答:(1)玩具电动车过B点时对圆弧轨道的压力为13N:

(2)玩具电动车过E点时的速度为4m/s;

(3)若从B点到E点的过程中,玩具电动车克服摩擦阻力做功10J,则该过程所需要的时间是1.8s

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