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【题目】物理学习兴趣小组的同学在验证动能定理实验时找到了打点计时器及所用的学生电源、导线、复写纸、纸带、小车、沙桶和细沙、长木板及滑轮,他们组装了一套如图所示的装置。当小车连接上纸带,用细线通过滑轮挂上空的小沙桶时,释放小桶, 小车处于静止状态。若你是小组中的一位成员,要完成该项实验,则:

(1)你认为还需要的实验器材有__________________;

(2)实验时为了保证小车受到的合力与沙桶的总重力大小基本相等,沙和沙桶的总质量应满足的实验条件是______________;实验时首先要做的步骤是____________

(3)(2)的基础上, 兴趣小组的同学用天平称量小车的质量为M,往沙桶中装入适量的细沙,用天平称出此时沙和沙桶的总质量为m, 然后让沙桶带动小车加速运动.用打点计时器记录其运动情况,在打点计时器打出的纸带上取两点,测出这两点的间距L和这两点的速度大小v1v2(v1<v2).则本实验最终要验证的数学表达式为________(用题中的字母表示实验中测量得到的物理量)

【答案】天平和刻度尺 远小于滑块的质量 平衡摩擦力 mgL=Mv22Mv12

【解析】

(1)实验还需要的实验器材有:天平和刻度尺;

2)沙和沙桶加速下滑,处于失重状态,其对细线的拉力小于重力,设拉力为T,根据牛顿第二定律,对沙和沙桶,有:mg-T=ma;对滑块,有:T=Ma;解得:T=mg,故当M>>m时,有T≈mg;滑块下滑时受到重力、细线的拉力、支持力和摩擦力,要使拉力等于合力,则应该用重力的下滑分量来平衡摩擦力,故可以将长木板的一段垫高;
2)总功为:mgL;动能增加量为:

因此最终要验证的数学表达式为:mgL

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【题目】2018年是中国航天里程碑式的高速发展年,是属于中国航天的超级2018”。例如,我国将进行北斗组网卫星的高密度发射,全年发射18颗北斗三号卫星,为一带一路沿线及周边国家提供服务。北斗三号卫星导航系统由静止轨道卫星(同步卫星)、中轨道卫星和倾斜同步卫星组成。图为其中一颗静止轨道卫星绕地球飞行的示意图。已知该卫星做匀速圆周运动的周期为T,地球质量为M、半径为R,引力常量为G

1)求静止轨道卫星的角速度ω

2)求静止轨道卫星距离地面的高度h1

3)北斗系统中的倾斜同步卫星,其运转轨道面与地球赤道面有一定夹角,它的周期也是T,距离地面的高度为h2。视地球为质量分布均匀的正球体,请比较h1h2的大小,并说出你的理由。

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【题目】我国在轨运行的气象类卫星有两类,一类是极地轨道卫星,如风云一号,绕地球做匀速圆周运动的周期为12h,另一类是地球同步轨道卫星,如风云2,运行周期为24h,下列说法正确的是(

A. 风云1号的线速度大于风云2号的线速度

B. 风云1号的向心加速度小于风云2号的向心加速度

C. 风云1号的发射速度大于风云2号的发射速度

D. 风云1号、风云2号相对地面均静止

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【题目】如图1所示,光滑的平行竖直金属导轨ABCD相距L,在A、C之间接一个阻值为R的电阻,在两导轨间abcd矩形区域内有垂直导轨平面竖直向上、宽为5d的匀强磁场,磁感应强度为B,一质量为m、电阻为r、长度也刚好为L的导体棒放在磁场下边界ab上(与ab边重合),.现用一个竖直向上的力F拉导体棒,使它由静止开始运动,已知导体棒离开磁场前已开始做匀速直线运动,导体棒与导轨始终垂直且保持良好接触,导轨电阻不计,F随导体棒与初始位置的距离x变化的情况如图2所示,下列判断正确的是(

A. 导体棒经过磁场的过程中,通过电阻R的电荷量为

B. 导体棒离开磁场时速度大小为

C. 离开磁场时导体棒两端电压为

D. 导体棒经过磁场的过程中,电阻R产生焦耳热为

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【题目】如图所示为两级皮带传动装置,转动时皮带均不打滑,中间两个轮子是固定在一起的,轮1的半径和轮2的半径相同,轮3的半径和轮4的半径相同,且为轮1和轮2半径的一半,则轮1边缘的a点和轮4边缘的c点相比( )

A. 线速度之比为1∶2

B. 角速度之比为4∶1

C. 向心加速度之比为8∶1

D. 向心加速度之比为1∶8

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【题目】图(甲)为小型旋转电枢式交流发电机的原理图,其矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴OO′匀速转动,线圈的匝数n=100、电阻r=10Ω,线圈的两端经集流环与电阻R连接,电阻R=90 Ω,与R并联的交流电压表为理想电表. t0时刻,线圈平面与磁场方向平行,穿过每匝线圈的磁通量F随时间t按图(乙)所示正弦规律变化.求:

1)交流发电机产生的电动势的最大值;

2)电路中交流电压表的示数;

3)线圈从图示位置转过900的过程中通过 电阻R的电量q

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【题目】三号卫星的工作轨道为地球同步轨道,离地高度为h,设地球半径为R,则关于地球赤道上静止的物体、地球近地环绕卫星和三号卫星的有关物理量下列说法中正确的是

A. 赤道上物体与三号卫星的线速度之比为

B. 近地卫星与三号卫星的角速度之比为

C. 近地卫星与三号卫星的周期之比为

D. 赤道上物体与三号卫星的向心加速度之比为

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1)小滑块从某处静止开始下滑,求刚好能通过圆轨道最高点D的高度H

2)若用力传感器测出滑块经过圆轨道最高点D时对轨道的压力为F,请在如图乙中绘制出压力F与高度H的关系图象.

3)通过计算判断是否存在某个H值,使得滑块经过最高点D后能直接落到直轨道AB上与圆心等高的点.

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(1)求物块和木板间的动摩擦因数;

(2)若将F2增大为2mgF1不变,已知木板的长度为L,求物块从木板的左端运动到右端的时间。

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