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1、计算题 (16分)如图所示,一水平圆盘半径为R=0.2 m,绕过圆心的竖直轴转动,圆盘边缘有一质量m=1.0 kg的小滑块。当圆盘转动的角速度达到某一数值时,滑块从圆盘边缘滑落,经光滑的过渡圆管进入轨道ABC。已知AB段斜面倾角为53°,BC段水平,滑块与圆盘及轨道ABC间的动摩擦因数均为μ=0.5,A点离B点所在水平面的高度h=1.2 m。滑块沿轨道AB下滑至B点、速度刚好沿水平方向时与静止悬挂在此处的小球发生正碰,碰撞后小球刚好能摆到与悬点O同一高度处,而滑块沿水平轨道BC继续滑动到C点停下。已知小球质量m0=0.50 kg,悬绳长L=0.80 m,滑块和小球均视为质点,不计滑块在过渡圆管处和B点的机械能损失,最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力,取g="10" m/s2,sin53°=0.8,cos53°=0.6。

(1)求滑块从圆盘上滑入轨道A点时的速度大小vA
(2)求滑块到达B点与小球发生碰撞时的速度大小vB
(3)若滑块与小球碰撞时间不计,求滑块在轨道ABC上运动的总时间及BC之间的距离。
参考答案:(1)1m/s(2)4m/s(3)0.4m
本题解析:(1)滑块在圆盘上做圆周运动时,静摩擦力充当向心力,根据牛顿第二定律,可得:
?
解得:vA="1" m/s?
(2)滑块从A到B的运动过程由动能定理得:
mgh-μmgcos53°
=
?
解得:vB="4" m/s?
(3)滑块与小球碰撞过程中动量守恒,
?
小球摆起过程中机械能守恒,
?
解得:v="4" m/s,
2 m/s,
滑块沿AB段的加速度a1=g(sin53°-μcos53°)="5" m/s2?
滑块沿BC段的加速度大小a2=μg=5 m/s2?
滑块在轨道ABC上运动的总时间:
?
解得:t=1s?
BC间的距离:
m?
点评:本题考察的物理过程较多,也运用到很多物理学中重要的守恒规律。对于物理多过程问题,通常步骤是:受力分析弄清物理过程,采用能量观点列示求解。
本题难度:简单
2、简答题 一质量为2千克的铅球从离地面2米高处自由下落,陷入沙坑2厘米深处,求沙子对铅球的平均作用力(取g=10m/s2)
参考答案:设沙子对铅球的平均作用力为F,取整个过程为研究对象,由动能定理得:
mg(H+h)-Fh=0
代入数据解得:F=2020N
答:沙子对铅球的平均作用力F=2020N
本题解析:
本题难度:一般
3、选择题 如图所示,质量为m的物体(可视为质点)以某一速度从A点冲上倾角为30°的固定斜面,其运动的加速度大小为
,此物体在斜面上上升的最大高度为h,则在这个过程中物体

A.重力势能增加了
B.克服摩擦力做功
C.动能损失了
D.机械能损失了
参考答案:AD
本题解析:上升的高度为h,因此上升过程中,克服重力做功
,因此重力能增加了
,A正确;由牛顿第二定律可知
,可知摩擦力
,因此克服摩擦力做的功
,因此机械能损失了
,B错误,D正确;上升的过程中,合外力大小为
,因此上升过程中,克服合外力做功为
,这样动能损失了
,C错误。
本题难度:一般
4、选择题 如图所示,一人站在商场的自动扶梯的水平踏板上,随扶梯一起斜向上做加速运动,则下列说法中正确的是(?)

A.人对踏板的压力大于人所受到的重力
B.人只受到重力和踏板对人的支持力两个力作用
C.踏板对人做的功等于人的机械能增加量
D.人所受合力做的功等于人的机械能的增加量
参考答案:AC
本题解析:人有竖直向上的加速度,处于超重状态,则人对踏板的压力大小大于人所受到的重力大小.故A正确.人随扶梯一起斜向上加速运动的过程中,人相对于扶梯有向后运动趋势,人要受到扶梯的静摩擦力.则人受到重力、踏板对人的支持力和静摩擦力三个力作用.故B错误.根据功能关系得知,除了重力以外的力对人做功等于人的机械能的增加,即踏板对人做的功等于人的机械能增加量.故C正确.根据动能定理得知,人所受合力做的功等于人的动能的增加量.故D错误.
故选AC
点评:对于受力分析,一般按重力、弹力和摩擦力的顺序进行分析.对于功能关系,要理解并掌握几对常见的对应关系:合力做功等于动能的变化,除重力以外的力做功等于机械能的变化,等等.
本题难度:一般
5、选择题 静止在光滑水平面上的物体,在水平力F的作用下通过位移s 而获得速度v,若水平面不光滑,物体运动时受到的摩擦力为
(n>1),若要使物体由静止开始通过位移s而获得速度v,则水平力应变为
[? ]
A.
B.
C.nF
D.(n+1)F
参考答案:A
本题解析:
本题难度:一般