图12
24.(18分)质量为m的木块(可视为质点)与劲度系数为k的轻弹簧相连,弹簧的另一端与固定在足够大的光滑水平桌面上的挡板相连。木块的右边与一轻细线连接,细线绕过光滑的质量不计的定滑轮,木块处于静止状态,在下列情况下弹簧均处于弹性限度内。不计空气阻力及线的形变,重力加速度为g。
(1)如图12(A)所示,在线的另一端施加一竖直向下的大小为F的恒力,木块离开初始位置O由静止开始向右运动,弹簧发生伸长形变,已知木块第一次通过P点时,速度大小为v,加速度大小为a,且加速度方向向右,求:OP的距离。
(2)如果在线的另一端不是施加恒力,而是悬挂一个质量为M的钩砝,如图12(B)所示。木块也从初始位置O由静止开始向右运动。求:当木块通过P点时的速度大小。
图11
23.(15分)2008年8月8日第29届奥林匹克运动会将在北京举行。奥运项目中的跳水运动是一项难度很大又极具观赏性的运动,我国运动员多次在国际跳水赛上摘金夺银,被誉为跳水“梦之队”。图11是一位跳水运动员从10m跳台做“反射翻腾二周半”动作时头部的运动轨迹,最后运动员沿竖直方向以速度v入水。
(1)在整个过程中,在图上标出头部的速度方向与入水时速度v的方向相反的位置并标出速度方向。
(2)当运动员到达最高位置时,重心离跳台台面的高度估计为1m,当运动员下降到手触及水面时要伸直双臂做压水花的运动,这时她的重心离水面也是1m(取g=10m/s2)。从最高点到手触及水面的过程中其重心可以看作是自由落体运动,运动员在空中完成一系列动作可利用的时间为多长?入水时的速度为多大?
图10
③测量时,当电阻箱阻值调到126.0Ω时,多用表电压档指针如图10(A)中乙所示;当电阻箱阻值调到181.5Ω时,多用表电压档指针如图10(B)中丙所示。则测得的电源电动势E= ,内电阻r= 。(结果保留1位小数)
电阻箱R(阻值范围为0~999.9Ω)
定值电阻R0(作保护电阻用);
单刀单掷开关,导线若干。
①为使实验过程中,无论怎样调节电阻箱R的阻值,都能保证电源的安全,需要确定保护电阻的阻值。他先估算出保护电阻的阻值,然后用多用电表的欧姆档去筛选。某次指针如图10(A)中甲所示,该同学认为是符合要求的,那么该保护电阻的值为 Ω。
②为了既满足①中提出的实验要求,又能在实验中测量多组数据,在实物图10(B)上补齐符合实验要求的电路。
图9
①根据以上数据可知小球沿斜面下滑的加速度的大小为 m/s2;
②根据以上数据可知小球在位置A时的速度 m/s。
(2)有一种特殊的电池,其电动势约为9V,内电阻r约为50Ω,已知该电池允许通过的最大电流为50mA。某同学想用多用电表的5V电压档(内阻很大)和电阻箱来测定这个电池的电动势和内阻,其所用器材如下:
多用表电压档V(量程为0~5V,内阻很大,表笔已经换成接线柱);
(1)一小球沿光滑斜面向下运动,用每隔0.1s曝光一次的频闪照相机拍摄下不同时刻小球的位置照片如图9所示,选小球的五个连续位置A、B、C、D、E进行测量,测得距离s1、s2、s3、s4的数据如表格所示。
22.(17分)