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【題目】簡諧運動是我們研究過的一種典型運動方式。
(1)一個質(zhì)點做機械振動,如果它的回復(fù)力與偏離平衡位置的位移大小成正比,而且方向與位移方向相反,就能判定它是簡諧運動。如圖所示,將兩個勁度系數(shù)分別為k1和k2的輕質(zhì)彈簧套在光滑的水平桿上,彈簧的兩端固定,中間接一質(zhì)量為m的小球,此時兩彈簧均處于原長。現(xiàn)將小球沿桿拉開一段距離后松開,小球以O為平衡位置往復(fù)運動。請你據(jù)此證明,小球所做的運動是簡諧運動。
(2)以上我們是以回復(fù)力與偏離平衡位置的位移關(guān)系來判斷一個運動是否為簡諧運動。但其實簡諧運動也具有一些其他特征,如簡諧運動質(zhì)點的運動速度v與其偏離平衡位置的位移x之間的關(guān)系就都可以表示為,v2=v02-ax,其中v0為振動質(zhì)點通過平衡位置時的瞬時速度,a為由系統(tǒng)本身和初始條件所決定的不變的常數(shù)。請你證明,如圖中小球的運動也滿足上述關(guān)系,并說明其關(guān)系式中的a與哪些物理量有關(guān)。已知彈簧的彈性勢能可以表達為kx2,其中k是彈簧的勁度系數(shù),x是彈簧的形變量。
(3)一質(zhì)點沿順時針方向以速度v0做半徑為R的勻速圓周運動,如圖所示。請結(jié)合第(2)問中的信息,分析論證小球在x方向上的分運動是否符合簡諧運動這一特征。
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【題目】如圖,A、B兩個內(nèi)壁光滑、導(dǎo)熱良好的氣缸用細(xì)管連接,A氣缸中活塞M截面積為500cm2,裝有一個大氣壓強的理想氣體50L。B氣缸中活塞N截面積為250cm2,裝有兩個大氣壓強的理想氣體25L,F(xiàn)給活塞M施加一水平推力,使其緩慢向右移動,此過程中氣缸均不動,周圍環(huán)境溫度不變,大氣壓強為105pa。求:
(i)當(dāng)推力F=5×103N時,活塞M向右移動的距離;
(ii)氣缸B中能達到的最大壓強。
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【題目】—小船在靜水中的速度為6m/s,它在一條河寬為300m,流速為10m/s的河流中渡河,下列說法錯誤的是
A. 小船不可能垂直到達對岸
B. 小船渡河時間最短為50s
C. 小船渡河的最短位移為500m
D. 若小船以最短位移渡河,在水流方向上的位移大小為500m
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【題目】如圖所示,光滑水平面上有一輛質(zhì)量為M=1 kg的小車,小車的上表面有一個質(zhì)量為m=0.9 kg的滑塊,在滑塊與小車的擋板間用輕彈簧相連接,滑塊與小車上表面間的動摩擦因數(shù)為μ=0.2,整個系統(tǒng)一起以v1=10 m/s的速度向右做勻速直線運動,此時彈簧長度恰好為原長,F(xiàn)在用一質(zhì)量為m0=0.1 kg的子彈,以v0=50 m/s的速度向左射入滑塊且不穿出,所用時間極短。當(dāng)彈簧壓縮到最短時,彈簧被鎖定,測得此時彈簧的壓縮量為d=0.50 m,g=10 m/s2。求
(1)子彈射入滑塊的瞬間,子彈與滑塊的共同速度;
(2)彈簧壓縮到最短時,彈簧彈性勢能的大小。
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【題目】利用圖2裝置做“驗證機械能守恒定律”實驗。
①為驗證機械能是否守恒,需要比較重物下落過程中任意兩點間的_______。
A.動能變化量與勢能變化量
B.速度變化量和勢能變化量
C.速度變化量和高度變化量
②除帶夾子的重物、紙帶、鐵架臺(含鐵夾)、電磁打點計時器、導(dǎo)線及開關(guān)外,在下列器材中,還必須使用的兩種器材是_________。
A.交流電源
B.刻度尺
C.天平(含砝碼)
③實驗中,先接通電源,再釋放重物,得到圖3所示的一條紙帶。在紙帶上選取三個連續(xù)打出的點A、B、C,測得它們到起始點O的距離分別為hA、hB、hC。
已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹?/span>g,打點計時器打點的周期為T。設(shè)重物的質(zhì)量為m。從打O點到打B點的過程中,重物的重力勢能變化量=_____,動能變化量=_____。
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【題目】平板車P的質(zhì)量為M,可看做質(zhì)點的小物塊Q的質(zhì)量為m,位于平板車的左端,系統(tǒng)原來靜止在光滑水平地面上.一不可伸長的輕質(zhì)細(xì)繩長為R,一端懸于Q正上方高為R處,另一端系一質(zhì)量也為m的小球(大小不計).今將小球拉至懸線與豎直位置成60°角,由靜止釋放,小球到達最低點時與Q發(fā)生彈性碰撞,碰撞時間為t,速度發(fā)生交換。已知Q離開平板車時速度大小是平板車速度的兩倍,Q與P之間的動摩擦因數(shù)為μ,M:m=4:1,重力加速度為g。求:
(1)小物塊到達最低點與Q碰撞的平均作用力F是多大?
(2)小物塊Q離開平板車時平板車的速度為多大?
(3)平板車P的長度為多少?
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【題目】某實驗小組采用如圖所示的裝置探究功與速度變化的關(guān)系,小車在橡皮筋的作用下彈出后,沿木板滑行,打點計時器的工作頻率為50Hz。
(1)木板傾斜的目的是為了___________________。
(2)實驗中先后用同樣的橡皮筋1條、2條、3條……,合并起來掛在小車的前端進行多次實驗,每次都要把小車?yán)酵晃恢迷籴尫判≤。?/span>1次只掛1條橡皮筋時橡皮筋對小車做的功記為W1,第二次掛2條橡皮筋時橡皮筋對小車做的功為2W1,……橡皮筋對小車做功后使小車獲得的速度可由打點計時器打出的紙帶測出。根據(jù)第四次的紙帶(如圖所示)求得小車獲得的速度為________m/s。(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)
(3)若圖象是一條過原點的傾斜的直線,則說明_________________________。
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【題目】某同學(xué)為研究橡皮筋伸長與所受拉力的關(guān)系,做了如下實驗:
①如圖所示,將白紙固定在制圖板上,橡皮筋一端固定在O點,另一端A系一小段輕繩(帶繩結(jié));將制圖板豎直固定在鐵架臺上。
②將質(zhì)量為m=100g的鉤碼掛在繩結(jié)上,靜止時描下橡皮筋下端點的位置;用水平力拉A點,使A點在新的位置靜止,描下此時橡皮筋端點的位置;逐步增大水平力,重復(fù)5次……
③取下制圖板,量出各點到O的距離;量出各次橡皮筋與之間的夾角
④在坐標(biāo)紙上做出的圖像如下圖。
完成下列填空:
(1)已知重力加速度為g,當(dāng)橡皮筋與間的夾角為時,橡皮筋所受的拉力大小為_________(用g、m、表示)。
(2)取,由圖(b)可得橡皮筋的勁度系數(shù)k=________N/m,橡皮筋的原長________m。(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)。
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【題目】如圖所示,豎直放置的平行金屬板A、B間電壓為U0,在B板右側(cè)CDMN矩形區(qū)域存在豎直向下的勻強電場,DM邊長為L,CD邊長為L,緊靠電場右邊界存在垂直紙面水平向里的有界勻強磁場,磁場左右邊界為同心圓,圓心O在CDMN矩形區(qū)域的幾何中心,磁場左邊界剛好過M、N兩點。質(zhì)量為m、電荷量為+q的帶電粒子,從A板由靜止開始經(jīng)A、B極板間電場加速后,從邊界CD中點水平向右進入矩形區(qū)域的勻強電場,飛出電場后進入勻強磁場。當(dāng)矩形區(qū)域中的場強取某一值時,粒子從M點進入磁場,經(jīng)磁場偏轉(zhuǎn)后從N點返回電場區(qū)域,且粒子在磁場中運動軌跡恰與磁場右邊界相切,粒子的重力忽略不計,sin37°=0.6,cos37°=0.8。
(1)求粒子離開B板時的速度v1;
(2)求磁場右邊界圓周的半徑R;
(3)將磁感應(yīng)強度大小和矩形區(qū)域的場強大小改變?yōu)檫m當(dāng)值時,粒子從MN間飛入磁場,經(jīng)磁場偏轉(zhuǎn)返回電場前,在磁場中運動的時間有最大值,求此最長時間tm。
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【題目】物體靜止在水平面上,在豎直向上的拉力F作用下向上運動,不計空氣阻力,物體的機械能E與上升高度x的大小關(guān)系如圖所示,其中曲線上點A處的切線斜率最大,x2~x3的圖線為平行于橫軸的直線。則下列判斷正確的是( )
A. 在x2處物體的動能最大
B. 在x1處物體所受的拉力最大
C. 0~x2過程中拉力F始終做正功
D. x2~x3過程中合外力做功為零
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