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【题目】如图所示,半径为R的水平圆盘可绕着过圆心O的竖直轴转动,在圆盘上从圆心O到圆盘边缘开有一沿半径方向的光滑细槽.一根原长为R的轻弹簧置于槽内,一端固定在圆心O点,另一端贴放着一质量为m的小球,弹簧始终在弹性限度内.

1)若小球在沿槽方向的力F1作用下,在圆盘边缘随圆盘以角速度ω0转动,求F1的大小;

2)若圆盘以角速度ω1转动,小球被束缚在槽中距离圆盘边缘为xP点,此时弹簧的弹性势能为EP.解除束缚后,小球从槽口飞离圆盘时沿槽方向的速度大小为v,求此过程中槽对小球做的功W1

3)若圆盘以角速度ω2转动,小球在沿槽方向推力作用下,从圆盘边缘缓慢向内移动距离x到达P点.如果推力大小保持不变,求弹簧的劲度系数k以及此过程中推力做的功W2

【答案】123

【解析】

1)小球在沿槽方向的力F1得作用下做圆周运动,由向心力公式有

2)设小球从槽口飞出圆盘时的速度为,则根据运动的合成:,设在此过程中弹簧对小球做功为W,有动能定理有:,由于,解得

3)当小球沿槽方向缓慢向内移动得距离为x1时,由向心力公式有,解得

由于F得大小不变,与x1无关,则有所以推力做的功

练习册系列答案
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【题目】如图,密闭性能良好的杯盖扣在盛有少量热水的杯身上,杯盖质量为m,杯身与热水的总质量为M,杯子的横截面积为S。初始时杯内气体的温度为T0,压强与大气压强p0相等。因杯子不保温,杯内气体温度将逐步降低,不计摩擦。

1)求温度降为T1时杯内气体的压强P1

2)杯身保持静止,温度为T1时提起杯盖所需的力至少多大?

3)温度为多少时,用上述方法提杯盖恰能将整个杯子提起?

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【题目】如图甲为手机无线充电工作原理示意图,它由送电线圈和受电线圈组成。已知受电线圈的匝数为匝,电阻,在它的cd两端接一般值的电阻。设在受电线圈内存在与线圈平面垂直的磁场,其磁通量随时间变化规律如图乙所示,可在受电线圈中产生正弦式交变电流。求:

1)在一个周期内,电阻R上产生的焦耳热;

2)从时间内,通过电阻R的电荷量。

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【题目】如图所示,竖直方向上固定一光滑绝缘细杆,两电荷量相等的正点电荷AB关于细杆对称固定.一带正电荷的小球(图中未标出)套在细杆上,从距两点电荷连线h1处由静止释放,经过时间t1运动到与两点电荷等高处.此过程中小球的速度v、加速度a随时间t的变化图象,动能Ek、电势能Ep随下降距离h的变化图象可能正确的有

A. B.

C. D.

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【题目】如图所示,两足够长的光滑平行导轨固定在水平面内,处于磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场中,导轨间距为L,一端连接阻值为R的电阻.一金属棒垂直导轨放置,质量为m,接入电路的电阻为r.在金属棒中点对棒施加一个水平向右、平行于导轨的拉力,棒与导轨始终接触良好,导轨电阻不计,重力加速度为g

1)若金属棒以速度v0做匀速运动,求棒受到的拉力大小F1

2)若金属棒在水平拉力F2作用下,棒运动的速度v随时间t按余弦规律变化,如图乙所示,取水平向右为正方向,从t=0时刻开始到第一次运动到最右端时的距离为x.求此过程中通过电阻R的电荷量q

3)在(2)的情况下,求t=0tT的过程中,整个回路产生的热量Q以及拉力F2做的功W

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【题目】如图所示,一有界匀强磁场垂直于xOy平面向里,其边界是以坐标原点O为圆心、半径为R的圆.一质量为m、电荷量为q的带正电的粒子,从磁场边界与x轴交点P处以初速度大小v0、沿x轴正方向射入磁场,恰能从M点离开磁场.不计粒子的重力.

1)求匀强磁场的磁感应强度大小B

2)若带电粒子从P点以速度大小v0射入磁场,改变初速度的方向,粒子恰能经过原点O,求粒子在磁场中运动的时间t及离开磁场时速度的方向;

3)在匀强磁场外侧加一有界均匀辐向电场,如图所示,与O点相等距离处的电场强度大小相等,方向指向原点O.带电粒子从P点沿x轴正方向射入磁场,改变初速度的大小,粒子恰能不离开电场外边界且能回到P点,求粒子初速度大小v以及电场两边界间的电势差U

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【题目】如图所示,不带电物体A和带电的物体B用跨过定滑轮的绝缘轻绳连接,AB的质量分别是2mm.劲度系数为k的轻质弹簧一端固定在水平面上,另一端与物体A相连,倾角为θ的绝缘斜面处于沿斜面向上的匀强电场中.开始时,物体B受到沿斜面向上的外力F=3mgsinθ的作用而保持静止,且轻绳恰好伸直.现撤去外力F,直到物体B获得最大速度,且弹簧未超过弹性限度,不计一切摩擦.则在此过程中( )

A. 物体B所受电场力大小为

B. B的速度最大时,弹簧的伸长量为

C. 撤去外力F的瞬间,物体B的加速度为

D. 物体A、弹簧和地球组成的系统机械能增加量等于物体B和地球组成的系统机械能的减少量

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【题目】如图所示,粗细均匀且横截面积相等的玻璃管AB下端用橡皮管连接,A管固定且上端封闭,上端被水银柱封闭有长度为6cm的空气柱,气体温度为300KB管两端开口且足够长,上端与大气相通,外界大气压强为75cmHg.初始时两管中水银面等高,现将B管竖直向上缓慢提升一段距离,稳定后,A管中气柱长度变为5cm

i)求稳定后AB两管中水银面的高度差;

ii)稳定后,保持B管不动,升高A管中气体的温度,当A管中空气柱长度恢复为6cm时,求此时气体的温度。

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【题目】如图所示,边长为2L的正方形虚线框内有垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为一个边长为L粗细均匀的正方形导线框abcd,其所在平面与磁场方向垂直,导线框的对角线与虚线框的对角线在一条直线上,导线框各边的电阻大小均为在导线框从图示位置开始以恒定速度沿对角线方向进入磁场,到整个导线框离开磁场区域的过程中,下列说法正确的是  

A. 导线框进入磁场区域时产生逆时针方向的感应电流

B. 导线框中有感应电流的时间为

C. 导线框的bd对角线有一半进入磁场时,整个导线框所受安培力大小为

D. 导线框的bd对角线有一半进入磁场时,导线框ac两点间的电压为

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