【知识点详解】
1. **静摩擦力与斜面角度的关系**:题目中的第一题涉及到静摩擦力的问题。当物块M保持静止时,斜面的倾角α增大,静摩擦力并不一定会随之增大或减小,因为静摩擦力是根据需要来平衡其他力的,只要不超过最大静摩擦力,其大小与斜面角度不一定成正比关系。如果物块M沿斜面下滑,动摩擦力μmgcosα会随α增加而减小,但静摩擦力的情况需要具体情况具体分析。
2. **人造地球卫星轨道运动**:第二题中提到了地球近地卫星和同步通信卫星的运动参数。近地卫星的轨道半径较小,根据开普勒第三定律和万有引力定律,它的速度(v)、加速度(a)和角速度(ω)都较大,而周期(T)较小。离地面高度为地球半径的卫星,其轨道半径是近地卫星的两倍,因此其速度是近地卫星的一半,加速度是四分之一,周期是近地卫星的平方,角速度是近地卫星的平方根的倒数。
3. **圆桶中的小球运动**:第三题讨论了小球在圆桶中的运动。当小车突然停止时,小球由于惯性将沿原方向运动,其上升的高度取决于小车停止时小球的动能。如果小球的动能恰好转换为势能,高度可能是gv²/2;若动能超过这个值,高度会更大;反之,若动能不足,高度会小于gv²/2。选项中没有提到小球的质量,所以无法确定小球的具体上升高度。
4. **地球赤道上的物体运动**:第四题比较了地面上的山丘e、近地资源卫星p和同步通信卫星q的速率(v)、向心加速度(a)。由于同步通信卫星q的周期与地球自转相同,它的速度和加速度是最小的。近地资源卫星p的轨道半径小于同步卫星,所以它的速度和加速度都大于同步卫星。山丘e的向心加速度等于地球表面的重力加速度,因此a1>a2>a3。
5. **碰撞动力学问题**:第五题涉及到两个小球的碰撞。两球的相对运动决定了它们是否相遇,以及相遇的地点。由于A的水平速度不变,B自由下落,它们在垂直方向上的运动不会影响水平方向的相对速度。如果A的初速度足够大,两球可以在空中相遇;如果不能相遇,那么之后也不会相遇,因为碰撞后的速度条件不变。两球在最高点相遇是不可能的,因为B的下落速度会逐渐增加,而A的水平速度不变。
6. **小球在圆形管道中的运动**:第六题考察了小球在圆形管道中的受力分析。小球在最高点的最小速度为v=√(gR),此时小球对管道的内壁无作用力。如果速度大于这个值,小球会对管道外壁施加作用力。在最低点,如果速度为v=gR,小球在最高点与管道间也会有作用力。
7. **汽车上坡与下坡的摩擦力**:第七题中,汽车以恒定功率上坡和下坡。上坡时,需要克服重力分量和摩擦力,下坡时,重力分量助力,但摩擦力依然存在。汽车与路面的动摩擦因数可以通过功率公式P=Fv和牛顿第二定律求解。汽车在上坡和下坡时,摩擦力相同,因此动摩擦因数与斜面的角度有关。
8. **传送带与物体的摩擦力转化能量**:第九题中,小物块在传送带上加速至与传送带速度相等,转化为内能的能量等于摩擦力乘以相对位移。计算时要考虑物体与传送带的相对速度和相对位移。
9. **小球在圆周运动中克服空气阻力做的功**:小球在最低点的绳子张力为7mg,说明小球此时的向心力大于重力。经过半个圆周,小球恰好能通过最高点,说明动能全部转化为势能,损失的能量即为克服空气阻力所做的功。
10. **弹簧压缩后的物体运动**:第十题中,物体在弹簧压缩后释放,先做初速度为零的匀加速运动,达到最大速度后再做匀减速运动。物体刚运动时的加速度与弹簧恢复力有关,运动时间由速度变化决定,摩擦力做的功等于动能的变化。
**实验题部分**:
11. **打点计时器实验**:打点计时器是一种记录物体运动的设备,通过纸带上的点可以测量物体的速度和加速度。在这个实验中,通过分析纸带上的点可以判断物块的运动状态。通过逐差法可以求得平均速度,例如计数点5和6间的平均速度等于相邻两计数点间距离除以时间间隔(每个计数点间时间间隔为0.1s)。
请注意,这些解答涵盖了题目中提到的所有知识点,包括静摩擦力、动态平衡、圆周运动、碰撞力学、能量转化、动力学问题、实验数据分析等。这些内容都是高中物理的重要组成部分,对于理解力、运动和能量的概念至关重要。