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如圖所示，在同一豎直平面內，一輕質彈簧一端固定，另一自由端恰好與水平線AB齊平，靜止放于光滑斜面上，一長為L的輕質細線一端固定在O點，另一端系一質量為m的小球，將細線拉至水平，此時小球在位置C，由靜止釋放小球，小球到達最低點D時，細繩剛好被拉斷，D點到AB的距離為h，之后小球在運動過程中恰好沿斜面方向將彈簧壓縮，彈簧的最大壓縮量為x，重力加速度為g．求：
（1）細繩所能承受的最大拉力；
（2）斜面的傾角θ的正切值；
（3）彈簧所獲得的最大彈性勢能．

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一、選擇題

題號

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

答案

A

A

B

BD

AD

C

BC

ACD

A

D

二、實驗題

11、（1）4.00；0.450；1.00

（2）①a，     ②    0.3，   9.86，

三、計算論述題

12、⑴設“嫦娥一號”質量為m₁，圓周運動時,萬有引力提供向心力,則

       ①

解得                           ②

（2）設月球表面的重力加速度為g₀，質量為m物體在月球表面的重力等于萬有引力，則

         ③

設平拋物體的初速度為υ₀，飛行時間為t，則

               ④

                 ⑤

由②③④⑤解得     ⑥

13、（1）設力F作用時物體的加速度為a₁，對物體進行受力分析，由牛頓第二定律可知F－mgsinθ－μmgcosθ＝ma₁    ①

撤去力后，由牛頓第二定律有

mgsinθ＋μmgcosθ＝ma₂           ②

根據圖像可知：a₁＝20m/s²，a₂＝10m/s²

t₁＝1s時物體的速度：v₁＝a₁t₁  ③                        

拉力F的平均功率為P＝Fv₁/2   ④

解得P＝300W                                                       

（2）設撤去力后物體運動到最高點時間為t₂，

v₁＝a₂t₂      ⑤     解得t₂＝2s                                               

則物體沿著斜面下滑的時間為t₃＝t－t₁－t₂＝1s

設下滑加速度為a₃，由牛頓第二定律

mgsinθ－μmgcosθ＝ma₃           ⑥                        

t＝4s時速度v＝a₃t₃＝2m/s      ，沿著斜面向下          

14、（1）小球由C到D，機械能定恒

                    ①

                 ②

在D點，          ③

                    ④

由牛頓第三定律，知細繩所能承受的最大拉力為3mg   ⑤

   （2）小球由D到A，做平拋運動

                ⑥

                     ⑦

                  ⑧

   （3）小球達A點時

        ⑨

小球在壓縮彈簧的過程中小球與彈簧系統的機械能守恒

          ⑩

        ⑾

15、（1）解除鎖定彈開AB過程中，系統機械能守恒：   ①                               

由動量守恒有： m_Av_A=m_Bv_B         ②      由①②得： m/s   m/s                  

B滑上傳送帶勻減速運動，當速度減為零時，滑動的距離最遠。由動能定理得：

        ③              所以m                                  

（2）物塊B沿傳送帶向左返回時，先勻加速運動，物塊速度與傳送帶速度相同時一起勻速運動，物塊B加速到傳送帶速度v需要滑動的距離設為，

由                 ④   得9m                                      

說明物塊B滑回水平面MN的速度沒有達到傳送帶速度， =4m/s    

（3）設彈射裝置給A做功為，      ⑤        

AB碰后速度互換，B的速度  =     ⑥         

B要滑出平臺Q端，由能量關系有：.   ⑦   又m_A=m_B

所以，由⑤⑥⑦得                        ⑧  

解得    W ≥ 8 J