【题目】如图所示,在某行星表面上有一倾斜的匀质圆盘,盘面与水平面的夹角为30°,圆盘绕垂直于盘面的固定对称轴以恒定的角速度转动,盘面上离转轴距离L处有一小物体与圆盘保持相对静止.已知能使小物块与圆盘保持相对静止的最大角速度为ω.物体与盘面间的动摩擦因数为(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力),该星球的半径为R,引力常量为G,下列说法正确的是
A. 这个行星的质量
B. 这个行星的同步卫星的周期是
C. 这个行星的第一宇宙速度v1
D. 离行星表面距离为2R的地方的重力加速度为ω2 L
【答案】C
【解析】
当物体转到圆盘的最低点,由重力沿斜面向下的分力和最大静摩擦力的合力提供向心力时,角速度最大,由牛顿第二定律求出重力加速度,然后结合万有引力提供向心力即可求出。
物体在圆盘上受到重力、圆盘的支持力和摩擦力,合力提供向心加速度;可知当物体转到圆盘的最低点,所受的静摩擦力沿斜面向上达到最大时,角速度最大,由牛顿第二定律得:,所以.
A、绕该行星表面做匀速圆周运动的物体受到的万有引力提供向心力,则:,可得;故A错误.
B、不知道同步卫星的高度,所以不能求出同步卫星的周期;故B错误.
C、这个行星的第一宇宙速度;故C正确.
D、离行星表面距离为2R的地方的重力加速度为;故D错误.
故选C.
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【题目】如图所示的电路中,将滑动变阻器的滑片 P 向右滑动后,假设电流表 A1 和电 压表V2 两个电表的示数变化量的绝对值分别为 I1 和 U 2 ,则在滑片 P 向右滑动的过程中,下列说法正确的是( )
A. V1 变大
B. A2 变大
C. V2 变大
D. 不变
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【题目】如图所示,两平行光滑金属导轨固定在绝缘斜面上,导轨平面与水 平面的夹角为,导轨间距为 L ,劲度系数为 k 的轻质绝缘弹簧下端固定,上端 与水平直导体棒 ab 中点相连,弹簧与导轨平面平行并与 ab 垂直,直导体棒 ab 垂 直跨接在两导轨上,空间存在垂直导轨平面斜向下的匀强磁场。当没接通电源时,弹簧的总长度为 x1 ;接通电源后,导体棒的电流为 I ,导体棒平衡时,弹簧 处于伸长状态,总长度为 x 2 ;忽略回路中电流产生的磁场。(弹簧的自然长度为 x0,整个过程弹簧处于弹性形变限度范围内)
(1)求磁场磁感应强度 B 的大小;
(2)调转图中电源极性,使导体棒中电流反向,求导体棒平衡后弹簧的形变 量?
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【题目】世界上第一台发电机──法拉第圆盘发电机的原理如图所示,将一个圆形金属盘放置在电磁铁的两个磁极之间,并使盘面与磁感线垂直,盘的边缘附近和中心分别装有与金属盘接触良好的电刷A、B,两电刷与灵敏电流计相连.当金属盘绕中心轴按图示方向转动时,则
A. 穿过铜盘的磁通量不变,电刷B的电势高于电刷A的电势
B. 若仅将电刷B向盘边缘移动,使电刷A、B之间距离增大,灵敏电流计的示数将变小
C. 若仅将滑动变阻器滑动头向左滑动,灵敏电流计的示数将变小
D. 金属盘转动的转速越大,维持其做匀速转动所需外力做功的功率越小
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【题目】如图所示,底端切线水平且竖直放置的光滑圆弧轨道的半径为R=2m,其轨道底端P距地面的高度为h=5m,P与右侧竖直墙的距离为L=1.8m,Q为圆弧轨道上的一点,它与圆心O的连线OQ与竖直方向的夹角为53°.现将一质量为m=100g、可视为质点的小球从Q点由静止释放,重力加速度g=10m/s2,不计空气阻力。(sin53°=0.8,cos53°=0.6)试求:
(1)小球运动到P点时对轨道的压力多大;
(2)若小球每次和竖直墙壁的碰撞均是弹性碰撞,则小球的最终落地点离右侧墙角B点的距离。(小球和地面碰撞后不再弹起)
【答案】(1) (2)
【解析】(1)小球由Q到P的过程,由动能定理可得①
在P点小球所受的支持力为F,由牛顿第二定律有②,
联立①②两式解得F=1.8N,根据牛顿第三定律可知,小球对轨道的压力大小为1.8N
(2)小球到达P点时速度的大小为v,由①可得v=4m/s④
若右侧无墙壁,则小球做平抛运动的时间⑤
联立④⑤解得小球做平抛运动的射程x=vt=4cm
由弹性碰撞和镜面对称的规律可知,小球和左右两侧竖直墙壁各碰一次后,落到地面上,落点与B点相距
点睛:本题考查了动能定理和平抛运动,圆周运动的综合应用,知道平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律以及圆周运动向心力得来源是解决本题的关键。
【题型】解答题
【结束】
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【题目】如图所示,相距L=0.5m的平行导轨MNS、PQT处在磁感应强度B=0.4T的匀强磁场中,水平导轨处的磁场方向竖直向上,光滑倾斜导轨处的磁场方向垂直于导轨平面斜向下,质量均为m=40g,电阻均为R=0.1Ω的导体棒ab、cd均垂直放置于导轨上,并与导轨接触良好,导轨电阻不计。质量为M=200g的物体C,用绝缘细线绕 过光滑的定滑轮分别与导体棒ab、cd相连接,细线沿导轨中心线且在导轨平面内,细线与滑轮质量不计,已知倾斜导轨与水平面的夹角θ=37°,水平导轨与ab棒间的动摩擦因数μ=0.4,重力加速度,水平导轨足够长,导体棒cd运动中始终不离开倾斜导轨,物体C由静止释放,当它达到最大速度时下落高度h=1m,试求这一运动过程中:():
(1)物体C能达到的最大速度;
(2)系统产生的内能是多少?
(3)连接cd棒的细线对cd棒做的功是多少?
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【题目】霍尔式位移传感器的测量原理如图所示,有一个沿z轴方向的磁场,磁感应强度、k均为常数将传感器固定在物体上,保持通过霍尔元件的电流I不变方向如图所示,当物体沿z轴方向移动时,由于位置不同,霍尔元件在y轴方向的上、下表面的电势差U也不同则
A. 传感器灵敏度与上、下表面的距离有关
B. 当物体沿z轴方向移动时,上、下表面的电势差U变小
C. 传感器灵敏度与通过的电流有关
D. 若图中霍尔元件是电子导电,则下板电势高
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【题目】某个同学得知芋艿也有电阻,想探究其阻值为多大,向老师借来多用电表进行粗测,如图1.
(1)选择档位后(图2)指针偏转如图3所示,则该同学接下去的操作应为______,测量读数.
(2)为精确测量芋艿的阻值,设计如图4所示的电路图,则测量时应将c点接______(选填“a点”或“b点”),按此连接测量,测量结果______(选填“小于”、“等于”或“大于”)芋艿内阻的真实值.
(3)另一同学测量了两节干电池的电动势和内阻,将测量结果画图(如图5),根据图5可知一节干电池的内阻约为______Ω(保留两位有效数字).
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【题目】如图所示,电阻忽略不计的金属导轨CED固定在绝缘水平面上,CE和DE长度均为1.25 m,CD长为1.5m.以CD中点O为原点,OE为x轴建立一维坐标系Ox.一根粗细均匀的金属杆GH,在水平拉力F的作用下,从CD处开始以恒定速度v=1m/s在导轨上沿x轴正向运动(金属杆与导轨接触良好),已知空间存在方向竖直向上,磁感应强度B为1T的匀强磁场.金属杆GH长度d也为1.5 m、质量m为1 kg、电阻R为0.5 Ω,金属杆GH与金属导轨CED之间的动摩擦因数为0.2,g取10 m/s2.求:
(1)金属杆GH运动到x=0.4m时电势差UGH;
(2)金属杆GH从CD处运动到E点的全过程安培力的冲量;
(3)金属杆GH从CD处运动到E点的全过程产生的热量.
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【题目】如图所示,有界匀强磁场的左边有一“日”字形导线框,ac、ce边长相等且大于磁场的宽度,ae与bf的电阻不计,ab、cd、ef的电阻均相等。线框以一定速度匀速通过磁场,若将ab、cd和ef边分别在磁场中运动的过程,称为I、Ⅱ、Ⅲ过程,下列说法中正确的是( )
A. Ⅱ、Ⅲ过程中ab中的电流强度相等
B. Ⅱ、Ⅲ过程中cd中的电流强度相等
C. I、Ⅱ、Ⅲ过程中ab间的电压相等
D. I、Ⅱ、Ⅲ过程中导线框消耗的总电功率相等
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