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【题目】如图所示,竖直平面内的直角坐标系xOy中有一根表面粗糙的粗细均匀的细杆OMN,它的上端固定在坐标原点O处且与x轴相切.OMMN段分别为弯曲杆和直杆,它们相切于M点,OM段所对应的曲线方程为.一根套在直杆MN上的轻弹簧下端固定在N点,其原长比杆MN的长度短.可视为质点的开孔小球(孔的直径略大于杆的直径)套在细杆上.现将小球从O处以v03m/s的初速度沿x轴的正方向抛出,过M点后沿杆MN运动压缩弹簧,再经弹簧反弹后恰好到达M点.已知小球的质量0.1kgM点的纵坐标为0.8m,小球与杆间的动摩擦因数μg10m/s2.求:

(1) 上述整个过程中摩擦力对小球所做的功Wf

(2) 小球初次运动至M点时的速度vM的大小和方向;

(3) 轻质弹簧被压缩至最短时的弹性势能Epm.

【答案】1Wf=-1.25J;(2vM5 m/svM的方向与x轴正方向成夹角θ53°;(3Epm5.625J

【解析】

(1) 对题述过程由动能定理得:WGWf0,代入数据解得Wf=-1.25J

(2) 假设小球抛出后做平抛运动,根据平抛运动规律可得xv0ty,代入数据解得:yx2,与OM曲线方程一致,说明小球在OM段运动过程中与细杆OM无摩擦,做平抛运动:由动能定理WG,代入数据解得vM5 m/s,由运动的合成和分解可得vM的方向与x轴正方向夹角的余弦值:cos θ,即θ53°.

(3)小球从M点开始直至小球被弹回M点的过程中,摩擦力所做的功Wf1,-2Wf10,求得Wf=-1.25 J,又由Wf=-μmgxmcos θ得,小球下滑的最大距离xm6.25 m

在小球从M点开始直至将弹簧压缩到最短过程中,由动能定理得:mgxmsin θWf1W0,又根据功能关系得Epm=-W,代入数据解得Epm5.625 J

练习册系列答案
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科目:高中物理 来源: 题型:

【题目】在同一水平直线上的两位置分别沿同一方向水平抛出两小球AB,两小球恰好同时落到水平面上的P点,其运动轨迹如图所示,不计空气阻力,则下列说法中正确的是

A. PA球速度大于B球速度

B. PA球速度小于B球速度

C. 一定是A球先抛出

D. 一定是同时抛出两小球

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【题目】如图所示,平行板电容器与电动势为E的直流电源(内阻不计)连接,下极板接地,静电计所带电荷量很少,可被忽略。一带负电油滴被固定于电容器中的P点。现将平行板电容器的下极板竖直向下移动一小段距离,则(

A. 平行板电容器的电容将变大

B. 静电计指针张角不变

C. 带电油滴的电势能将增大

D. 若先将上极板与电源正极连接的导线断开,再将下极板向下移动一小段距离,则带电油滴所受电场力不变

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科目:高中物理 来源: 题型:

【题目】某同学用如图所示的装置做验证动量守恒定律实验。先将小球1从斜槽轨道上某固定点由静止开始滚下,在水平地面上的记录纸上留下压痕,重复10次;再把另一小球2放在斜槽轨道末端水平段的最右端静止,让小球1仍从原固定点由静止开始滚下,且与小球2相碰后,两球分别落在记录纸的不同位置处,重复10次。ABC为三个落点的平均位置,O点是水平轨道末端在记录纸上的竖直投影点。实验中空气阻力的影响很小,可以忽略不计。

(1)在本实验中斜槽轨道______填选项前的字母

A.必须光滑

B.可以不光滑

(2)实验中应该选择两个合适的小球进行实验。

①两个小球的半径______相同不同

②应该选择下列哪组小球______填选项前的字母

A.两个钢球

B.一个钢球、一个玻璃球

C.两个玻璃球

(3)斜槽末端没有放置被碰小球2时,将小球1从固定点由静止释放。若仅降低斜槽上固定点的位置,那么小球的落地点到O点的距离将______改变不变,若仅增大小球1的质量,小球仍以相同的速度从斜槽末端飞出,那么小球的落地点到O点的距离将______改变不变

(4)在安装实验装置的过程中,使斜槽轨道末端的切线水平,小球碰撞前与碰撞后的速度就可以用小球飞出的水平距离来表示,其原因的是______

A.小球都是从同一高度飞出,水平位移等于小球飞出时的速度

B.小球都是从同一高度飞出,水平位移与小球飞出时的速度成正比

C.小球在空中的运动都是匀变速曲线运动,而且运动的加速度都相同

(5)本实验必须测量的物理量是______

A.斜槽轨道末端到水平地面的高度H

B.小球1和小球2的质量

C.小球1的释放位置到斜槽轨道末端的高度h

D.记录纸上O点到ABC各点的距离

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【题目】现在很多家庭或者单位刚装修结束,都要进行空气检测和治理.某环保设备装置可用于气体中有害离子的检测和分离.离子检测的简化原理如图所示.Ⅰ区为电场加速区,Ⅱ区为无场区,Ⅲ区为电场检测区.已知Ⅰ区中ABCD两极的电势差为U,距离为LⅡ区中CEDF两板的间距为d,板长为4LⅢ区中EFGH间距足够大,其内部匀强电场的电场强度为,方向水平向左.假设大量相同的正离子在AB极均匀分布,由初速度为零开始加速,不考虑离子间的相互作用和重力影响,则:

(1)ABCD哪一极电势高?若正离子的比荷为k,求该离子到达CD极时的速度大小;

(2)该装置可以测出离子从AB极出发,经过Ⅰ区、Ⅱ区和Ⅲ区,最后返回EF端的总时间为t,由此可以确定离子的比荷为k,试写出kt的函数关系式;

(3)若将Ⅲ区的匀强电场换成如图所示的匀强磁场,则电场检测区变成了磁场分离区,为收集分离出的离子,需在EF边上放置收集板EP,收集板下端留有狭缝PF,离子只能通过狭缝进入磁场进行分离.假设在AB极上有两种正离子,质量分别为mM,且1<≤4,电荷量均为Q,现要将两种离子在收集板上完全分离,同时为收集更多离子,狭缝尽可能大,试讨论狭缝PF宽度的最大值与mMd的关系式.(磁感应强度大小可调,不考虑出Ⅲ区后再次返回的离子)

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【题目】如图所示,半径为r的金属圆环放在垂直纸面向外的匀强磁场中,环面与磁感应强度垂直,磁场的磁感应强度为B0,保持圆环不动,将磁场的磁感应强度随时间均匀增大经过时间t,磁场的磁感应强度增大到B1,此时圆环中产生的焦耳热为Q;保持磁场的磁感应强度B1不变,将圆环绕对称轴(图中虚线)匀速转动,经时间2t圆环转过90°,圆环中电流大小按正弦规律变化,圆环中产生的焦耳热也为Q,则磁感应强度B0B1的比值为(

A.

B.

C.

D.

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【题目】如图所示,ABC三个物体放在旋转圆台上,它们与圆台之间的动摩擦因数均为μ,A的质量为2mBC质量均为mAB离轴心距离为RC离轴心2R,则当圆台旋转时(设ABC都没有滑动)

A. 物体C的向心加速度最大

B. 物体B受到的静摩擦力最大

C. ω= 是C开始滑动的临界角速度

D. 当圆台转速增加时,BA先滑动

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【题目】某同学用如图甲所示的装置探究加速度与力的关系。他在气垫导轨上安装了一个光电门,滑块上固定一遮光条滑块用绕过气垫导轨左端定滑轮的细线与力传感器相连,力传感器可直接测出绳中拉力传感器下方悬挂钩码,每次滑块都从A处由静止释放。

(1)该同学用游标卡尺测量遮光条的宽度,如图乙所示,则其宽度为___________mm。

(2)该同学还测得遮光条静止时到光电门的距离为L,滑块和遮光条的总质量为m。实验时,将滑块从A位置由静止释放改变钩码质量测出对应的力传感器的示数F和遮光条通过光电门的时间t,遮光条的宽度用d表示,则Ft的关系可表示为F=___________

(3)下列实验要求必要的是___________

A.应使滑块质量远大于钩码和力传感器的总质量

B应使A位置与光电门间的距离尽可能小些

C.应使遮光条的宽度尽可能大些

D.应使细线与气垫导轨平行

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【题目】下列说法中正确的是(  )

A. 已知某物质的摩尔质量为M,密度为ρ,阿伏加德罗常数为NA,则这种物体的分子体积为V0

B. 当分子间的引力和斥力平衡时,分子势能最小

C. 饱和汽和液体之间的动态平衡,是指汽化和液化同时进行的过程,且进行的速率相等

D. 自然界一切过程能量都是守恒的,符合能量守恒定律的宏观过程都能自然发生

E. 一定质量理想气体对外做功,内能不一定减少,但密度一定减小

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