【题目】如图,足够长的竖直光滑直杆固定在地面上,底部套有一个小环。在恒力F作用下,小环由静止开始向上运动。F与直杆的夹角为60°,大小为小环重力的4倍。1s末撤去F。取地面为零势能面。(g取10m/s2)求:
(1)1s末小环的速度大小;
(2)小环沿杆向上运动过程中,动能等于势能的所有位置离地面高度。
【答案】(1)10 m/s(2)h∈[0,5]m
【解析】
(1)对小环受力分析,画受力示意图;
选取水平方向和竖直方向将F正交分解。
在竖直方向上,根据牛顿第二定律:Fcos60°-mg=ma
且F=4mg
∴ a=g=10 m/s2
∴ v=at=10 m/s
(2)在0~1s内:设任意时刻小环离地面的高度为hx时,速度为vx,
此时的重力势能是EP=mghx,动能是。
若要满足题设条件
由第(1)问可知 vx2=2ahx =2ghx 故满足
所以在0~1s内,小环上升过程的任意高度动能都等于重力势能。
1s末小环到达的高度
1s末撤去F之后,小环继续上升过程中只受到重力作用,只有重力做功,满足机械能守恒定律,动能减少、重力势能增加,故重力势能总大于动能。
综上所述,小环沿杆向上运动过程中,动能等于势能的所有位置离地面高度h∈[0,5]m.
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【题目】某物理兴趣小组围绕一个量程为3mA,内阻Rg约为100Ω的电流计G展开探究,可供选择的器材有电阻箱R0,最大阻值为9999.9Ω,滑动变阻器甲,最大阻值为10kΩ,滑动变阻器乙,最大阻值为2kΩ,电源E1,电动势为1.5V,内阻较小,电源E2,电动势为9V,内阻较小;开关2个,导线若干。
(1)为测量该电流计的内阻,小明设计了如图a所示电路,实验步骤如下:
①断开S1和S2;将R调到最大;
②合上S1调节R使G满偏;
③合上S2,调节的值到使G半偏,此时刻认为G的内阻Rg=
在上述可供选择的器材中,为了使测量尽量精确,滑动变阻器应该选择_________(甲或乙);电源应该选_________(E1或E2),在实验中认为电流计G内阻Rg=,此结果与Rg的真实值相比_______(偏大、偏小、相等)。
(2)若测的电流计G的内阻Rg=100Ω,小芳用电源E1、电阻箱R0和电流计G连接了如图b所示的电路,在电流计两端接上两个表笔,设计出一个简易的欧姆表,并将表盘的电流刻度转化为电阻刻度;闭合开关,将两表笔断开;调节电阻箱,使指针指在“3mA”处,此处刻度应标阻值为_______Ω(选填“0”或“∞”);再保持电阻箱阻值不变,在两表笔间接不通阻值的已知电阻找出对应的电流刻度,则“2mA”处对应表笔间电阻阻值为__________Ω。
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【题目】某物理兴趣小组围绕一个量程为3mA,内阻Rg约为100Ω的电流计G展开探究,可供选择的器材有电阻箱R0,最大阻值为9999.9Ω,滑动变阻器甲,最大阻值为10kΩ,滑动变阻器乙,最大阻值为2kΩ,电源E1,电动势为1.5V,内阻较小,电源E2,电动势为9V,内阻较小;开关2个,导线若干。
(1)为测量该电流计的内阻,小明设计了如图a所示电路,实验步骤如下:
①断开S1和S2;将R调到最大;
②合上S1调节R使G满偏;
③合上S2,调节的值到使G半偏,此时刻认为G的内阻Rg=
在上述可供选择的器材中,为了使测量尽量精确,滑动变阻器应该选择_________(甲或乙);电源应该选_________(E1或E2),在实验中认为电流计G内阻Rg=,此结果与Rg的真实值相比_______(偏大、偏小、相等)。
(2)若测的电流计G的内阻Rg=100Ω,小芳用电源E1、电阻箱R0和电流计G连接了如图b所示的电路,在电流计两端接上两个表笔,设计出一个简易的欧姆表,并将表盘的电流刻度转化为电阻刻度;闭合开关,将两表笔断开;调节电阻箱,使指针指在“3mA”处,此处刻度应标阻值为_______Ω(选填“0”或“∞”);再保持电阻箱阻值不变,在两表笔间接不通阻值的已知电阻找出对应的电流刻度,则“2mA”处对应表笔间电阻阻值为__________Ω。
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【题目】小明对2B铅笔芯的导电性能感兴趣,他用螺旋测微器测得笔芯的直径如图1所示,并用伏安法测量其电阻值。
(1)螺旋测微器的读数为________________mm
(2)请按电流表外接法用笔画线代替导线在图2实物接线图中完成余下导线的连接________________。
(3)小明测量了一段铅笔芯的电流、电压数据如下表所示。请在图3所示的坐标纸上绘出U-I图线。根据图线求得这段铅笔芯的电阻为________。(结果保留两位有效数字)
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【题目】对于分子动理论和物体内能的理解,下列说法正确的是
A. 温度高的物体内能不一定大,但分子平均动能一定大
B. 当物体温度降到时,物体分子的热运动就会停止
C. 当分子间的距离增大时,分子间作用力就一直减小
D. 当分子间作用力表现为斥力时,分子势能随分子间距离的减小而增大
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【题目】如图,固定的水平光滑平行轨道左端接有一个R=2Ω的定值电阻,右端与竖直面内的圆弧形光滑金属轨道NP、N′P′平滑连接于N、N′点,两圆弧轨道的半径均为r=0.5m,水平轨道间距L=1m,矩形MNN′M′区域内有竖直向下的匀强磁场,磁感应强度B=1T,宽度d=1m。质量m=0.2kg,电阻R0=0.5Ω的导体棒ab从水平轨道上距磁场左边界s处,在水平恒力F的作用下由静止开始运动。若导体棒运动过程中始终与轨道垂直并接触良好,进入磁场后做匀速运动,当运动至NN′时撤去F,导体棒能运动到的最高点距水平轨道的高度h=1.25m。空气阻力不计,重力加速度g=10m/s2。求:
(1)力F的大小及s的大小;
(2)若其他条件不变,导体棒运动至MM′时撤去F,导体棒运动到NN′时速度为m/s。
①请分析导体棒在磁场中的运动情况;
②将圆弧轨道补为光滑半圆弧轨道,请分析说明导体棒能否运动到半圆轨道最高点;
③求导体棒在磁场区域运动过程中,定值电阻R上产生的焦耳热。
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【题目】19世纪末汤姆逊发现电子以后,美国物理学家密立根进行了多次试验,通过分析油滴在匀强电场中的受力与运动,比较准确地测定了电子的电量。下面我们在简化的情况下分析这个实验。如图所示,用喷雾器将油滴喷入电容器的两块水平的平行电极板之间时,油滴经喷射后,一般都是带电的。设油滴可视为球体,密度为ρ,空气阻力与油滴半径平方、与油滴运动速度成正比。实验中观察到,在不加电场的情况下,半径为r的小油滴1以速度v匀速降落;当上下极板间间距为d、加恒定电压U时,该油滴以速度0.5 v匀速上升。重力加速度g已知。
(1)此油滴带什么电?带电量多大?
(2)当保持极板间电压不变而把极板间距增大到2d,发现此油滴以另一速度v1匀速下落,求v1与v的比值。
(3)维持极板间距离为d, 维持电压U不变, 观察到另外一个油滴2, 半径仍为r,正以速度0.5v匀速下降,求油滴2与油滴1带电量之比
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【题目】其实地月系统是双星模型,为了寻找航天器相对地球和月球不动的位置,科学家们作出了不懈努力。如图所示,1767年欧拉推导出、、三个位置,1772年拉格朗日又推导出、两个位置。现在科学家把、、、、统称地月系中的拉格朗日点。中国嫦娥四号探测器成功登陆月球背面,并通过处于拉朗日区的嫦娥四号中继卫星“鹊桥”把信息返回地球,引起众多师生对拉格朗日点的热议。下列说法正确的是( )
A. 在拉格朗日点航天器的受力不再遵循万有引力定律
B. 在不同的拉格朗日点航天器随地月系统运动的周期均相同
C. 嫦娥四号中继卫星“鹊桥”应选择点开展工程任务实验
D. 嫦娥四号中继卫星“鹊桥”应选择点开展工程任务实验
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【题目】如图所示,A、B是构成平行板电容器的两金属极板,当开关S闭合时,在P点处有一个带电液滴处于静止状态.现将开关S断开后,再将A、B板分别沿水平方向向左、右平移一小段距离,此过程中下列说法正确的是( )
A. 电容器的电容增加
B. 电阻R中有电流流过
C. 两极板间的电场强度不变
D. 若带电液滴仍在P点其电势能减小
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