14.上海市建平中学2010届高三摸底测试如图所示为火车站装载货物的原理示意图,设AB段是距水平传送带装置高为H=5m的光滑斜面,水平段BC使用水平传送带装置,BC长L=8m,与货物包的摩擦系数为μ=0.6,皮带轮的半径为R=0.2m,上部距车厢底水平面的高度h=0.45m.设货物由静止开始从A点下滑,经过B点的拐角处无机械能损失.通过调整皮带轮(不打滑)的转动角速度ω可使货物经C点抛出后落在车厢上的不同位置,取g=10m/s2,求:

(1)当皮带轮静止时,货物包在车厢内的落地点到C点的水平距离;

(2)当皮带轮以角速度ω=20 rad/s顺时方针方向匀速转动时,包在车厢内的落地点到C点的水平距离;

(3)试写出货物包在车厢内的落地点到C点的水平距离S随皮带轮角速度ω变化关系,并画出S-ω图象.(设皮带轮顺时方针方向转动时,角速度ω取正值,水平距离向右取正值)

解:由机械能守恒定律可得:

,所以货物在B点的速度为V0=10m/s       

(1)货物从B到C做匀减速运动,加速度 

设到达C点速度为VC,则:,所以:VC=2 m/s    

落地点到C点的水平距离:                 

(2)皮带速度   V皮=ω·R=4 m/s,           

同(1)的论证可知:货物先减速后匀速,从C点抛出的速度为VC=4 m/s,

落地点到C点的水平距离:               

(3)①皮带轮逆时针方向转动:

无论角速度为多大,货物从B到C均做匀减速运动:在C点的速度为VC=2m/s,落地点到C点的水平距离S=0.6m                                        

②皮带轮顺时针方向转动时:

Ⅰ、0≤ω≤10 rad/s时, S=0.6m                    

Ⅱ、10<ω<50 rad/s时, S=ω·R=0.06ω           

Ⅲ、50<ω<70 rad/s时, S=ω·R=0.06ω         

Ⅳ、ω≥70 rad/s时, S==4.2m              

S-ω图象如图 (图象全对得分,有错误0分)

12. 河南省武陟一中2010届高三第一次月考探究某种笔的弹跳问题时,把笔分为轻质弹簧、内芯和外壳三部分,其中内芯和外壳质量分别为m和4m.笔的弹跳过程分为三个阶段:

①把笔竖直倒立于水平硬桌面,下压外壳使其下端接触桌面(见题24图a);

②由静止释放,外壳竖直上升至下端距桌面高度为h1时,与静止的内芯碰撞(见题24图b);

③碰后,内芯与外壳以共同的速度一起上升到外壳下端距桌面最大高度为h2处(见题24图c)。

设内芯与外壳的撞击力远大于笔所受重力、不计摩擦与空气阻力,重力加速度为g。

求:(1)外壳与碰撞后瞬间的共同速度大小;

(2)从外壳离开桌面到碰撞前瞬间,弹簧做的功;

(3)从外壳下端离开桌面到上升至h2处,笔损失的机械能。

 

解:设外壳上升高度h1时速度为V1,外壳与内芯碰撞后瞬间的共同速度大小为V2,

(1)对外壳和内芯,从撞后达到共同速度到上升至h2处,应用动能定理有

(4mg+m)( h2-h1)=(4m+m)V22,解得V2=;

(2)外壳和内芯,碰撞过程瞬间动量守恒,有4mV1=(4mg+m)V2,

解得V1=,

设从外壳离开桌面到碰撞前瞬间弹簧做功为W,在此过程中,对外壳应用动能定理有

W-4mgh1=(4m)V12,

解得W=mg;

(3)由于外壳和内芯达到共同速度后上升高度h2的过程,机械能守恒,只是在外壳和内芯碰撞过程有能量损失,损失的能量为=(4m)V12-(4m+m)V22,

联立解得=mg(h2-h1)。

9.江苏省淮阴中学2010届高三摸底考试人骑自行车由静到动,除了要增加人和车的动能以外,还要克服空气及其他阻力做功.为了测量人骑自行车的功率,某活动小组进行了如下实验:在离出发线5m、10m、20m、30m、……70m的地方分别划上8条计时线,每条计时线附近站几个学生,手持秒表.听到发令员的信号后,受测者全力骑车由出发线启动,同时全体学生都开始计时.自行车每到达一条计时线,站在该计时线上的几个学生就停止计时,记下自行车从出发线到该条计时线的时间。实验数据记录如下(每个计时点的时间都取这几个同学计时的平均值):

运动距离s(m)
0
5
10
20
30
40
50
60
70
运动时间t(s)
0
2.4
4.2
6.3
7.8
9.0
10.0
11.0
12.0
各段速度(m/s)
2.08
①
4.76
6.67
8.33
②
10.0
10.0

(1)以纵轴代表自行车运动的距离s,横轴代表运动的时间t,试作出s-t图。

(2)根据(1)作出的s-t图知,自行车在每一路段内的速度变化不是很大,因此可以用每一段的平均速度代替该段的速度.请计算出上述表格中空缺的①、②处的数据:

①  ▲  (m/s);②   ▲  (m/s)。

(3)本次实验中,设运动过程中,学生和自行车所受阻力与其速度大小成正比,其比例系数为15Ns/m则在20m-30m路段的平均阻力f1与30 m-40 m路段的平均阻力f2之比f1∶f2=  ▲   ;若整个过程中该同学骑车的功率P保持不变,则P=   ▲  W。

答案:(1)作出s-t图.(3分)

(2)①2.78(m/s);②10.0(m/s).(每空2分)

(3)f1∶f2 = 0.8;P=1500W.(每空2分)

 0  249684  249692  249698  249702  249708  249710  249714  249720  249722  249728  249734  249738  249740  249744  249750  249752  249758  249762  249764  249768  249770  249774  249776  249778  249779  249780  249782  249783  249784  249786  249788  249792  249794  249798  249800  249804  249810  249812  249818  249822  249824  249828  249834  249840  249842  249848  249852  249854  249860  249864  249870  249878  447090 

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