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(8分) 如图所示,长度为L的细绳上端固定在天花板上O点,下端拴着质量为m的小球。当把细绳拉直时,细绳与竖直线的夹角为θ=60°,此时小球静止于光滑的水平面上。

(1)当球以角速度做圆锥摆运动时,水平面受到的压力N是多大?
(2)当球以角速度做圆锥摆运动时,细绳的张力T为多大?

(1)                (2)

解析试题分析:设小球做圆锥摆运动的角速度为时,小球对光滑水平面的压力恰好为零,此时球受重力mg和绳的拉力T0,应用正交分解法则列出方程:
  ①
   ②
由以上二式解得: ③
(1)∵,所以小球受重力mg,绳的拉力T和水平面的支持力N,应用正交分解法列方程:   ④
   ⑤
解得:
(2)∵,小球离开水平面做圆锥摆运动,设细绳与竖直线的夹角为,由于球已离开水平面,所以球对水平面的压力。小球受重力mg和细绳的拉力,应用正交分解法列方程:
 ⑥
  ⑦
解得:
考点:牛顿第二定律;向心力.

练习册系列答案
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科目:高中物理 来源: 题型:计算题

我国“嫦娥一号”月球探测器在绕月球成功运行之后,为进一步探测月球的详细情况,又发射了一颗绕月球表面飞行的科学试验卫星,假设该卫星绕月球的运动视为圆周运动,并已知月球半径为R,月球表面重力加速度为g,万有引力常量为G,不考虑月球自转的影响.
(1)求该卫星环绕月球运行的第一宇宙速度v1
(2)若该卫星在没有到达月球表面之前先要在距月球某一高度绕月球做圆周运动进行调姿,且该卫星此时运行周期为T,求该卫星此时的运行半径r;
(3)由题目所给条件,请提出一种估算月球平均密度的方法,并推导出密度表达式.

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科目:高中物理 来源: 题型:计算题

(9分)如图所示,在同一竖直平面内两正对着的相同半圆光滑轨道,相隔一定的距离,虚线沿竖直方向,一小球能在其间运动。今在最低点与最高点各放一个压力传感器,测试小球对轨道的压力,并通过计算机显示出。当轨道距离变化时,测得两点压力差与距离x的图像如图所示。(不计空气阻力,g取10 m/s2)求:
 
(1)小球的质量;
(2)光滑圆轨道的半径;
(3)若小球在最低点B的速度为20 m/s,为使小球能沿光滑轨道运动,x的最大值。

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科目:高中物理 来源: 题型:计算题

(14分)如图所示,在动摩擦因素μ=0.2的水平面AB上,水平恒力F推动质量为m=1kg的物体从A点由静止开始作匀加速直线运动,物体到达B点时撤去F,接着又冲上光滑斜面(设经过B点前后速度大小不变),最高能到达C点。用速度传感器测量物体的瞬时速度,并在表格中记录了部分测量数据。求:(g取10m/s2

t/s
0.0
0.2
0.4

2.2
2.4
2.6

v/m?s-1
0.0
0.4
0.8

3.0
2.0
1.0


(1)恒力F 的大小;
(2)在答题纸的坐标上标出记录的数据点,并作v-t图;
(3)若撤去推力F,在A处给物体一个水平向左的初速度v0,恰能使物体运动到C点,求此初速度v0的大小。

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科目:高中物理 来源: 题型:计算题

(12分)空间中取坐标系Oxy,在第一象限内平行于y轴的虚线MN与y轴距离为d,从y轴到MN之间的区域充满一个沿y轴正方向的匀强电场,电场强度大小为E,如图所示。初速可忽略的电子经过一个电场直线加速后,从y轴上的A点以平行于x轴的方向射入第一象限区域,A点坐标为(0,h)。已知电子带电量大小,质量,忽略电子重力的作用。则

(1)若电子从B飞离MN,飞离时速度大小,且与初速度夹角,求AB间电势差
(2)若加速电场的电势差可变,调节电势差,使电子经过x轴时的坐标为(2d,0),求加速电场的电势差U

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科目:高中物理 来源: 题型:计算题

(20分)一轻质细绳一端系一质量为kg的小球A,另一端挂在光滑水平轴O 上,O到小球的距离为L=0.1m,小球跟水平面接触,但无相互作用,在球的两侧等距离处分别固定一个光滑的斜面和一个挡板,如图所示,水平距离s=2m,动摩擦因数μ=0.25.现有一小滑块B,质量也为,从斜面上滑下,每次与小球碰撞时相互交换速度,且与挡板碰撞不损失机械能.若不计空气阻力,并将滑块和小球都视为质点,g取10m/s2,(斜面底端与水平面光滑连接,即滑块通过连接点时无机械能损失)。试问:

(1)若滑块B从h=5m处滑下,要保证运动过程中绳子不会断,绳子的最大承受拉力至少应为多大。
(2)若滑块B从斜面某一高度处滑下与小球第一次碰撞后,使小球恰好在竖直平面内做完整的圆周运动,求此高度
(3)若滑块B从H="4.9m" 处下滑与小球碰撞后,小球在竖直平面内做圆周运动,求小球做完整圆周运动的次数n.

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科目:高中物理 来源: 题型:计算题

如图所示一辆箱式货车的后视图。该箱式货车在水平路面上做弯道训练。圆弧形弯道的半径为R=8m,车轮与路面间的动摩擦因数为μ=0.8,滑动摩擦力等于最大静摩擦力。货车顶部用细线悬挂一个小球P,在悬点O处装有拉力传感器。车沿平直路面做匀速运动时,传感器的示数为F0=4N。取g=10m/s2。⑴该货车在此圆弧形弯道上做匀速圆周运动时,为了防止侧滑,车的最大速度vm是多大?⑵该货车某次在此弯道上做匀速圆周运动,稳定后传感器的示数为F=5N,此时细线与竖直方向的夹角θ是多大?此时货车的速度v是多大?

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科目:高中物理 来源: 题型:计算题

如图所示,质量M = 1kg的木板静止在粗糙的水平地面上,木板与地面间的动摩擦因数μ1=0.1,在木板的左端放置一个质量m=1kg、大小可以忽略的铁块,铁块与木板间的动摩擦因数μ2=0.4,取g=10m/s2,试求:

(1)若木板长L=1m,在铁块上加一个水平向右的恒力F=8N,经过多长时间铁块运动到木板的右端?
(2)若在木板(足够长)的左端施加一个大小从零开始连续增加的水平向左的拉力F,认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力,在图中画出铁块受到的摩擦力f随F变化的图像。(本小题不要求写出计算过程)

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科目:高中物理 来源: 题型:计算题

如图,在倾角θ=30°的长斜面上有一带风帆的滑块从静止开始沿斜面下滑,滑块的质量为m=2kg,它与斜面的动摩擦因数为μ,帆受到的空气阻力与滑块下滑的速度成正比,即f=kv.若从静止开始下滑的速度图像如图中的曲线所示,图中的直线是t=0时速度图像的切线,g=10m/s2

(1)根据图像求滑块下滑的最大加速度和最大速度
(2)写出滑块下滑的加速度的表达式。
(3)求μ和k的值

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