【题目】如图所示,一轻质弹簧的下端固定在水平面上,上端放置一物体(物体与弹簧不连接)处于静止状态.现用力F拉物体使其竖直向上做匀加速运动,刚开始时拉力为F=10N,运动4cm后物体恰好脱离弹簧,此时拉力F=30N.则下列说法中不正确的是(取g=10m/s2)( )
A. 物体的加速度为5m/s2
B. 物体的质量为2kg
C. 弹簧做的功为0.5J
D. 物体在弹簧上运动的过程中,物体机械能增加了1.2J
【答案】C
【解析】
物体与弹簧分离时,弹簧处于原长状态.由图读出x=0时和x=4cm时F的值,由这两个状态,由牛顿第二定律分别列式,联立可求得物体的质量和加速度.由于合力不变,弹力和拉力都随位移均匀变化,平均力与位移乘积等于力所做的功,根据功能关系,可求机械能的变化。
AB、初始时物体处于静止状态,合力为0,
当x=0时,当施加F时物体的合力等于此时F的值为F1=10N,由牛顿第二定律得:F1=ma,
当x=4cm时,拉力F的值为F2=30N,由牛顿第二定律得:F2mg=ma,
联立以上两式可解得:m=2kg,a=5m/s2.故A正确,B正确;
C.初状态弹簧弹力T1=mg=20N,末状态弹簧弹力为零,弹力随位移均匀减小,所以上升过程中弹力做功W1= J=0.4J,故C错误;
D.初状态拉力F1=10N,末状态拉力为F2=30N,上升过程中拉力做功W2= J=0.8J。根据功能关系,机械能增加量△E=W1+W2=1.2J。故D正确。
本题选择错误答案,故选:C.
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【题目】高能粒子是现代粒子散射实验中的炮弹,加速器是加速粒子的重要工具,是核科学研究的重要平台。质子回旋加速器是利用电场和磁场共同作用,使质子作回旋运动,在运动中通过高频电场反复加速、获得能量的装置。质子回旋加速器的工作原理如图(a)所示,置于真空中的形金属盒半径为,两盒间狭缝的间距为,磁感应强度为的匀强磁场与盒面垂直,被加速质子()的质量为,电荷量为。加在狭缝间的交变电压如图(b)所示,电压值的大小为、周期。为了简化研究,假设有一束质子从板上处小孔均匀地飘入狭缝,其初速度视为零。不考虑质子间的相互作用。
(1)质子在磁场中的轨迹半径为(已知)时的动能;
(2)请你计算质子从飘入狭缝至动能达到(问题(1)中的动能)所需要的时间。(不考虑质子间的相互作用,假设质子每次经过狭缝均做加速运动。)
(3)若用该装置加速氦核(),需要对偏转磁场或交变电压作出哪些调整?
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【题目】某同学用如图所示装置探究“质量不变时加速度与所受拉力的关系”,他在滑块上固定一宽度为d的遮光条,光电门固定在长木板上的B点,长木板放在水平的实验台上,用重物通过细线与固定在滑块前端的拉力传感器相连(拉力传感器可测出细线的拉力大小)。实验时保证滑块每次都从同一位置A由静止释放,改变重物的质量m,测出对应拉力传感器的示数F和对应遮光条通过光电门的时间△t。试回答下列问题:
(1)本实验___________(填“需要”或“不需要”)满足重物质量远远小于滑块与传感器的总质量。
(2)下列关于该同学应用上图装置进行实验时得出的a-F图线是___________。
(3)该同学在数据处理时未得出“质量一定时,加速度与所受拉力成正比关系”,原因是在实验前缺少一个重要环节是______________________;根据(2)中他的实验图象可知滑块与木板间的动摩擦因数μ=___________。(重力加速度g取10m/s2)
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【题目】探究外力做功与物体动能变化关系的实验装置如图甲所示,根据实验中力传感器读数和电磁打点器打出纸带的测量数据等可分别求得外力对小车做功和小车动能的变化。
(1)为了保证实验结果的误差尽量小,在实验操作中,下面做法必要的是____。
A.实验前要对装置进行平衡摩擦力的操作
B.实验操作时要先放小车,后接通电源
C.调整滑轮的高度,使连接小车的细线与木板平行
D.在实验过程中要保证砂和砂桶的总质量远小于小车的质量
(2)除了图中所注明的器材外,实验中还需要交流电源、电线、刻度尺和______。
(3)如下图所示,为实验中打出的一条纸带,现选取纸带中的A、B两点来探究功与速度变化的关系。已知打点计时器的打点周期为T,重力加速度为g。图中已经标明了要测量的物理量,另外,已知对应传感器的读数为F,小车的质量为M,钩码的总质量为m,请你以小车为研究对象,把要探究的结果用题中和纸带上的字母表达出来________。
(4)分析试验数据后发现,小车增加的动能明显大于细线拉力做的功,可能的原因是:_________。
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【题目】如图所示,AO为半径为R的1/4固定光滑圆周轨道,为O1圆心,O1A水平。一质量为m的小球从位置A静止释放,小球运动至最低点O的过程中,重力加速度为g,求:
(1)小球到达位置O时速度大小;
(2)当小球所在位置与O1的连线与O1A夹角为30°时,其重力的瞬时功率;
(3)假设小球所在位置与O1的连线与O1A夹角为时,小球在上述过程中轨道对小球的作用力为F,试通过计算在坐标系中作出图象。
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【题目】我国将于2020年完成35颗卫星组网的“北斗”全球卫星导航定位系统,“北斗”是由5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星构成的全球定位系统.30颗非静止轨道卫星中有27颗是中轨道卫星,中轨道卫星的轨道高度约为21 500km,静止轨道卫星的高度约为36 000km,已知地球半径为6 400km.关于北斗导航卫星,下列说法中正确的是( )
A. 中轨道卫星的线速度约为3.8km/s
B. 中轨道卫星的运行周期约为19h
C. 中轨道卫星的向心加速度比静止轨道卫星的向心加速度大
D. 静止轨道卫星绕地球运行的角速度比月球绕地球运行的角速度大
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【题目】如图所示,理想变压器原、副线圈匝数比为1∶2,正弦交流电源电压为U=12 V,电阻R1=1 Ω,R2=2 Ω,滑动变阻器R3最大阻值为20 Ω,滑片P处于中间位置,则
A. R1与R2消耗的电功率相等B. 通过R1的电流为3 A
C. 若向上移动P,电压表读数将变大D. 若向上移动P,电源输出功率将不变
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【题目】如图所示,固定平行导轨间有磁感应强度大小为B、方向垂直导轨平面向里的匀强磁场,导轨间距为l且足够长,左端接阻值为R的定值电阻,导轨电阻不计。现有一长为2l的金属棒垂直放在导轨上,在金属棒以O点为轴沿顺时针方向以角速度转过60°的过程中(金属棒始终与导轨接触良好,电阻不计)
A. 通过定值电阻的最大电流为
B. 通过定值电阻的最大电流为
C. 通过定值电阻的电荷量为
D. 通过定值电阻的电荷量为
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【题目】如图,静止的金属棒ab、cd与足够长的水平光滑金属导轨垂直且接触良好,匀强磁场竖直向下.ab棒在恒力F作用下向右运动,则()
A. 安培力对ab棒做正功 B. abdca回路的磁通量先增加后减少
C. 安培力对cd棒做正功 D. F做的功等于回路产生的总热量和系统动能增量之和
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