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【题目】小华站在水平地面上,手握不可伸长的轻绳一端,绳的另一端系有质量为m的小球,甩动手腕,使球在竖直平面内做圆周运动。当球某次运动到最低点时,绳突然断掉,球飞行水平距离d后落地,如图所示。已知握绳的手离地面高度为d,手与球之间的绳长为d,重力加速度为g。忽略手的运动半径和空气阻力。

(1)问绳能承受的最大拉力多大?

(2)改变绳长,使球重复上述运动,若绳仍在球运动到最低点时断掉,要使球抛出的水平距离最大,绳长应为多少?最大水平距离为多少?

【答案】1;(2

【解析】

(1)设绳断后球飞行的时间为t,由平抛运动规律有

竖直方向

水平方向

D=v1t

解得

v1=

设绳能承受的最大拉力大小为Fmax,这也是球受到绳的最大拉力的大小,球做圆周运动的半径为

由圆周运动向心力公式,有

Fmax-mg=

Fmax=mg

(2)设绳长为l,绳断时球的速度大小为v3,绳承受的最大拉力不变,有

Fmax-mg=m

解得

v3=

绳断后球做平抛运动,竖直位移为

y=dl

水平位移为x,时间为t1,由平抛运动规律有

x=4

l时,x有最大值

xmax=d

练习册系列答案
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科目:高中物理 来源: 题型:

【题目】如图所示,A、B为大小、形状均相同且内壁光滑、用不同材料制成的圆筒,竖直固定在相同高度,两个相同的条形磁铁,同时从A、B上端管口同一高度无初速度同时释放,穿过A管的条形磁铁比穿过B管的条形磁铁先落到地面.下面关于两管的制作材料的描述可能的是( )

A. A管是用塑料制成的,B管是用铜制成的

B. A管是用铝制成的,B管是用胶木制成的

C. A管是用胶木制成的,B管是用塑料制成的

D. A管是铜制成的,B管是用塑料制成的

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科目:高中物理 来源: 题型:

【题目】如图,一粗糙斜面固定在地面上,斜面顶端装有一光滑定滑轮。一细绳跨过滑轮,其一端悬挂物块N。另一端与斜面上的物块M相连,系统处于静止状态。现用水平向左的拉力缓慢拉动N,直至悬挂N的细绳与竖直方向成45°。已知M始终保持静止,则在此过程中

A. 水平拉力的大小可能保持不变

B. M所受细绳的拉力大小一定一直增加

C. M所受斜面的摩擦力大小一定一直增加

D. M所受斜面的摩擦力大小可能先减小后增加

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科目:高中物理 来源: 题型:

【题目】当今医学成像诊断设备PET/CT堪称现代医学高科技之冠,它在医疗诊断中,常利用能放射电子的同位素碳11作为示踪原子,碳11是由小型回旋加速器输出的高速质子轰击氮14获得的.加速质子的回旋加速器如图甲所示,D形盒装在真空容器中,两D形盒内匀强磁场的磁感应强度为B,两D形盒间的交变电压的大小为U.若在左侧D1盒圆心处放有粒子源S不断产生质子,质子质量为m,电荷量为q.质子从粒子源S进入加速电场时的初速度不计,不计质子所受重力,忽略相对论效应.

(1)质子第一次被加速后的速度大小v1是多大?

(2)若质子在D形盒中做圆周运动的最大半径为R,且D形盒间的狭缝很窄,质子在加速电场中的运动时间可忽略不计.那么,质子在回旋加速器中运动的总时间t是多少?

(3)要把质子从加速器中引出,可以采用静电偏转法.引出器原理如图乙所示,一对圆弧形金属板组成弧形引出通道,内、外侧圆弧形金属板分别为两同心圆的一部分,圆心位于O点.内侧圆弧的半径为r0,外侧圆弧的半径为r0d.在内、外金属板间加直流电压,忽略边缘效应,两板间产生径向电场,该电场可以等效为放置在O处的点电荷Q在两圆弧之间区域产生的电场,该区域内某点的电势可表示为φk (r为该点到圆心O点的距离).质子从M点进入圆弧通道,质子在D形盒中运动的最大半径R对应的圆周与圆弧通道正中央的圆弧相切于M点.若质子从圆弧通道外侧边缘的N点射出,则质子射出时的动能Ek是多少?要改变质子从圆弧通道中射出时的位置,可以采取哪些办法?

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科目:高中物理 来源: 题型:

【题目】用控制变量法,可以研究影响电荷间相互作用力的因素,如图所示, O是一个带电的物体,若把系在丝线上的带电小球先后挂在横杆上的P1,P2,P3等位置,可以比较小球在不同位置所受带电物体的作用力的大小,这个力的大小可以通过丝线偏离竖直方向的角度θ显示出来。若物体O的电荷量用Q表示,小球的电荷量用q表示,物体与小球间距离用d表示,物体和小球之间的作用力大小用F表示。则以下对该实验现象的判断正确的是(  )

A. 保持Q,q不变,增大d,θ变大,说明Fd有关

B. 保持Q,d不变,减小q,θ变小,说明Fq有关

C. 保持Q,q不变,减小d,θ变大,说明Fd成反比

D. 保持q,d不变,减小Q,θ变小,说明FQ成正比

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【题目】一列自右向左传播的简谐横波,在t0时刻的波形图如图所示。已知在t10.2 s时,质点P第一次位于波谷,质点Q的坐标是(3,0),质点A的坐标是(4,-3),则以下说法正确的是(  )

A.t0时刻,质点P向上运动

B.这列波的传播速度为5 cm/s

C.t0时刻到t21.4 s时刻过程,质点Q经过的路程是9 cm

D.t31.0 s时刻,质点Q首次位于波峰

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【题目】出租车上安装有速度表,计价器里安装有里程表和时间表,出租车载客后,从高速公路入口处驶入高速公路,并从101055秒开始做初速度为零的匀加速直线运动,到101105秒时,速度表显示54km/h,求

1)这时出租车离出发点距离为多少千米?

2)速度表显示108km/h时,出租车开始做匀速直线运动,当时间表显示101235秒,计价器里程表示数为多少千米?

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【题目】一根丝线吊着一质量为m,电荷量为q的小球静止在水平向右的匀强电场中,丝线与竖直方向成37°角,重力加速度为g,(sin37°=0.6cos37°=0.8)。求:

1)小球的带电性质;

2)电场强度E的大小;

3)丝线的拉力。

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【题目】在利用图甲所示的装置探究加速度与力、质量的关系的实验中。

1)下列做法正确的是______(填字母代号)。

A.调节滑轮的高度,使牵引木块的细绳与长木板保持平行

B.在长木板带定滑轮的一端下面垫上一块薄木块,使小车在不受牵引力时能匀速下滑

C.实验时,先放开小车再接通打点计时器的电源

D.增减小车上的砝码即改变小车的总质量后,不需要重新调节木板倾斜度

2)图乙是实验中得到的一条纸带,纸带上已量出某些点间的距离。已知打点计时器的工作频率为,则打下点时,小车的速度大小为______,小车的加速度大小为______。(结果均保留两位有效数字)

3)保持小车(含车上砝码)的质量不变,某同学利用图甲所示的装置,研究加速度与拉力的关系时,得到图丙所示图线。则该图线不过原点的原因是_____________________________

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