题目内容
如图所示,是某电视台娱乐节目设计的一种惊险刺激的项目,图中D点为圆轨道的最低点,水平轨道DE粗糙,其动摩擦因数为μ=0.2,其余各处摩擦不计.一挑战者质量m=60kg,从高H=5m处沿斜面轨道滑下(不计过B点时的能量损失),然后滑入半径为R=1.6m圆形轨道,并作完整的圆周运动,又从D点滑至E点,最后水平飞入水池内,DE距离为L=5m,E点离水面的竖直高度为h=5m,g取10m/s2,人在运动全过程中可视为质点.
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(1)此挑战者运动至圆轨道的最高点C时,求轨道对此挑战者的作用力大小;
(2)此挑战者从E点水平滑出落入水中,求入水点离水池边缘的水平距离x1;
(3)如果改变此挑战者的起始高度H,则水平距离x也会不同.为了保险起见,节目组在水面上放一只救生圈,为了完成此挑战项目并保证挑战者安全,求救生圈所放位置离水池边缘的水平距离x2最小值.
下图是“验证机械能守恒定律”的实验装置示意图,以下列出了一些实验步骤:
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A.用天平测出重物和夹子的质量 |
B.把打点计时器用铁夹固定放到桌边的铁架台上,使两个限位孔在同一竖直面内 |
C.把打点计时器接在交流电源上,电源开关处于断开状态 |
D.将纸带穿过打点计时器的限位孔,上端用手提着,下端夹上系住重物的夹子,让重物靠近打点计时器,处于静止状态 |
E.接通电源,待计时器打点稳定后释放纸带,之后再断开电源
F.用秒表测出重物下落的时间
G.更换纸带,重新进行两次实验
(1)对于本实验,以上不必要的两个步骤是_____ 和________
(2)取打下第1个点O时重锤的重力势能为零,计算出该重锤下落不同高度h时所对应的动能Ek和重力势能Ep.建立坐标系,横轴表示h,纵轴表示Ek和Ep,根据测量及计算得出的数据在下图中绘出图线Ⅰ和图线Ⅱ.已求得图线Ⅰ斜率的绝对值k1=2.94J/m,图线Ⅱ的斜率k2=2.80J/m.重锤和纸带在下落过程中所受平均阻力与重锤所受重力的比值为_________(用k1和k2表示,不必算出具体数值).
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