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【题目】如图所示,倾角 θ=37°的光滑且足够长的斜面固定在水平面上,在斜面顶端固定一个轮半径和质量不计的光滑定滑轮 D,质量均为m=1kg 的物体A和B用一劲度系数k=240N/m 的轻弹簧连接,物体 B 被位于斜面底端且垂直于斜面的挡板P挡住。用一不可伸长的轻绳使物体 A 跨过定滑轮与质量为M的小环C连接,小环C穿过竖直固定的光滑均匀细杆,当整个系统静止时,环C位于Q处,绳与细杆的夹角α=53°,且物体B对挡板P的压力恰好为零。图中SD水平且长度为d=02m,位置R与位置Q关于位置S对称,轻弹簧和定滑轮右侧的绳均与斜面平行。现让环C从位置R由静止释放,且环C在下落过程中绳始终未松弛。sin37°=06,cos37°=08,g 10m/s2。求:

1小环 C 的质量 M;

2小环 C 通过位置 S 时的动能 Ek及环从位置R运动到位置S的过程中轻绳对环做的功WT

3小环 C 运动到位置 Q 的速率 v

【答案】1072kg203J32m/s

【解析】

试题分析:1先以AB组成的整体为研究对象,AB系统受到重力支持力和绳子的拉力处于平衡状态,则绳子的拉力为:T=2mgsinθ=2×10×sin37°=12N

以C为研究对象,则C受到重力、绳子的拉力和杆的弹力处于平衡状态,如图,则:Tcos53°=Mg

代入数据得:M=072kg

2由题意,开始时B恰好对挡板没有压力,所以B受到重力、支持力和弹簧的拉力,弹簧处于伸长状态;产生B沿斜面方向的受力: F1=mgsinθ=1×10×sin37°=6N

弹簧的伸长量:x1mgsinθ/k=0025m

当小环 C 通过位置 S 时A下降的距离为x=005m

此时弹簧的压缩量x2=x-x1=0025m

由速度分解可知此时A的速度为零,所以小环C从R运动到S的过程中,初末态的弹性势能相等,对于小环C弹簧和A组成的系统机械能守恒有:

Mgdcotα+mgxsinθ=Ek

解得: Ek=138J

环从位置R运动到位置S的过程中,由动能定理可知:WT+ Mgdcotα= Ek

解得: WT=03J

环从位置R运动到位置Q的过程中,对于小环C、弹簧和A组成的系统机械能守恒

Mg.(2dcotα= vA =vcosα

两式联立可得: v=2m/s

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,圆心在o点、半径为R的圆弧轨道abc竖直固定在水平桌面上oc与oa的夹角为60o,轨道最低点a与桌面相切一轻绳两端系着质量为m1和m2的小球均可视为质点,挂在圆弧轨道边缘c的两边,开始时,m1位于c点,然后从静止释放,设轻绳足够长,不计一切摩擦

A在m1由c下滑到a的过程中,两球速度大小始终相等

Bm1在由c下滑到a的过程中重力的功率先增大后减少

C若m1恰好能沿圆弧下滑到a点,则m1=2m2

D若m1恰好能沿圆弧下滑到a点,则m1=3m2

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科目:高中物理 来源: 题型:

【题目】请阅读下列材料,回答下列小题.

辽宁舰走向深蓝

2016年12月20日,我国辽宁舰航母编队首赴西太平洋海域开展远海训练.编队由辽宁舰和数艘驱护舰,及多架歼-15舰载战斗机和多型舰载直升机组成,由青岛航母军港出发后,航迹跨越渤海、黄海、东海和南海等海区,航经宫古海峡、巴士海峡、台湾海峡等海峡水道.2017年1月13日下午编队返回青岛航母军港,顺利完成各项训练科目和科研试验任务.

据报道,继成功解决了舰载机的阻拦索高速拦停和滑跃起飞等关键技术后,辽宁号在此次远航期间开展了全甲板放飞训练,歼-15还与空中加油机完成了加受油训练,同时发射克空对空、空对舰和舰对空等十余枚各型导弹.

这次训练是辽宁舰首次出远海训练,促进了航母战斗力建设的深入发展.

1歼-15在空中加受油过程中,若以歼-15为参考系,可看做静止的是

A. 海岛 B. 驱护舰

C. 空中加油机 D. 辽宁舰上的指挥员

2歼-15在辽宁舰甲板上降落,勾住阻拦索减速的过程中,阻拦索对歼-15做功和歼-15动能变化的情况是

A. 做正功,动能增加 B. 做负功,动能增加

C. 做正功,动能减少 D. 做负功,动能减少

3辽宁舰航行遇到海浪上下颠簸过程中,停放在甲板上的歼-15对甲板的压力大小为F1,甲板对歼-15的支持力大小为F2.在辽宁舰颠簸过程中,F1和F2的关系是

A. 向上时F1>F2;向下时F1<F2

B. 向上时F1<F2;向下时F1>F2

C. 向上和向下时,都满足F1>F2

D. 向上和向下时,都满足F1=F2

4如图所示,歼-15沿曲线MN向上爬升,速度逐渐增大,图中画出表示歼-15在P点受到合力的四种方向,其中可能的是

A. B. C. D.

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【题目】如图1所示,螺线管内有一平行于轴线的匀强磁场,规定图中箭头所示方向为磁感应强度B的正方向,螺线管与U型导线框cdef相连,导线框cdef内有一半径很小的金属圆环L,圆环与导线框cdef在同一平面内。当螺线管内的磁感应强度随时间按图2所示规律变化时(   )

A. t1时刻,金属圆环L内的磁通量最大

B. t2时刻,金属圆环L内的磁通量最小

C. t1-t2时间内,金属圆环L内有逆时针方向的感应电流

D. t1-t2时间内,金属圆环L有收缩趋势

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科目:高中物理 来源: 题型:

【题目】某同学安装如图甲所示的实验装置,验证机械能守恒定律。如图乙所示是该实验得到的一条点迹清晰的纸带,现要取AB两点来验证,已知电火花计时器每隔0.02 s打一个点。

请回答下列问题:

(1)电火花计时器的工作电压是________V。

(2)若x2=4.80 cm,则在纸带上打下计数点B时的速度vB________m/s (计算结果保留三位有效数字)。

(3)若x1数据也已测出,则实验还需测出的物理量为_________

(4)经过测量计算后,某同学画出了如图丙所示的Eh图线,则图中表示重物动能随重物高度变化的曲线为________(填“图线A”或“图线B”)。

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【题目】照相机镜头相当于一个镜,近视眼镜是一个镜.(选填“平面”、“凸透”或“凹透”)

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科目:高中物理 来源: 题型:

【题目】将一根长为L的光滑细钢丝ABCDE制成如图所示的形状,并固定在竖直平面内.其中AD段竖直,DE段为圆弧,圆心为OE为圆弧最高点,CEDO分别等高,BCAC.将质量为m的小珠套在钢丝上由静止释放,不计空气阻力,重力加速度为g

(1)小珠由C点释放,求到达E点的速度大小v1

(2)小珠由B点释放,从E点滑出后恰好撞到D点,求圆弧的半径R

(3)欲使小珠到达E点与钢丝间的弹力超过,求释放小珠的位置范围.

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科目:高中物理 来源: 题型:

【题目】如图所示,在倾斜的滑杆上套一个质量为m的圆环,圆环通过轻绳拉着一个质量为M 的物体,在圆环沿滑杆向下滑动的过程中,悬挂物体的轻绳始终处于竖直方向。则

A.物体做匀加速运动

B.环只受三个力作用

C.环一定受四个力作用

D.物体的重力大于悬绳对物体的拉力

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科目:高中物理 来源: 题型:

【题目】在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中,采用如图所示的装置.下列说法中正确的是

A. 垫高长木板一端,调节倾角,直到小车在托盘和砝码的拉动下做匀速直线运动,以平衡小车运动中受到的摩擦力

B. 在探究加速度与外力的关系时,应该改变小车的质量

C. 在探究加速度a与拉力F的关系时,为了直观判断二者间的关系,应作出a-1/F图象

D. 当小车的质量远大于托盘和砝码的总质量时,可以近似认为细线对小车的拉力大小等于托盘和砝码的总重力大小

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