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【题目】如图所示,导轨ABC由长度为l=2m的水平部分与竖直面内半径为1米的四分之一圆弧构成,水平部分粗糙,圆弧部分光滑。现将质量为m=2kg大小可忽略的物块放于导轨上A处,木块与直导轨部分动摩擦因素为μ=,最大静摩擦力等于滑动摩擦力。现对物块施加一水平向右的恒力F,物块运动到C点时速度刚好为零。(取g=10m/s2)求:

1)施加的水平恒力F为多大;

2)物块对圆弧轨道的最大压力FN

3)全过程物块在AB上经过的路程。

【答案】(1)15N (2)45N (3)2.4m

【解析】

1)物块AC的过程由动能定理有

0-0=Fl+R+-mgR+-μmgl

解得

F== 15N

2)物块从BC的过程,设任意位置其与圆心连线与竖直方向夹角为,从A到此位置出动能定理有

由此可得速度v2的关系为

v2=15sin+20cos-15

cos= sin=

=53°上式可化简为

v2 =25sin+-15

+=90°

=37°时速度有最大值,此时

v2=10m2/s2

此时物块对轨道压力最大,由牛顿第二定律

FN-Fsin-mgcos=m

其中

sin=sin37°= cos =cos37°=

解得

FN=45N

由牛顿第三定律可知,物块对圆轨道的最大压力为

FN=FN=45N

3)最终物块将在此位置附近做往复运动,由于=37°45°,由对称性可判定,物块会再次滑上AB,多次往复,最终在平衡位置两侧B点与B点对称处往复运动,vB=0整个过程由动能定理

0-0= Fl+-μmgs路程

s路程==2.4m

练习册系列答案
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【题目】荡秋千是小朋友们喜爱的一种户外活动,大人在推动小孩后让小孩自由晃动。若将此模型简化为一用绳子悬挂的物体,并忽略空气阻力,已知O点为最低点,ab两点分别为最高点,则小孩在运动过程中(  )

A.aO的运动过程中重力的瞬时功率在先增大后减小

B.aO的运动过程中,重力与绳子拉力的合力就是向心力

C.aO的运动过程中,重力与绳子拉力做的总功等于小球在此过程中获得的动能

D.aO的运动过程中,拉力向上有分量,位移向下有分量,所以绳子拉力做了负功

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【题目】如图,某一孤立星系,中心天体周围有三颗行星,中心天体质量远大于行星质量,不考虑行星之间的万有引力,三颗行星的运行轨道中,两个为圆轨道,半径分别为r1r3,一个为椭圆轨道,半长轴为aa=r3。设t时间内行星II、行星III与中心天体连线扫过的面积分别为S2S3;行星I的速率v1、行星IIB点的速率v2B、行星IIE点的速率v2E、行星III的速率v3,下列说法正确的是 ,

A.S2=S3

B.行星II与行星III运行周期相等

C.行星II与行星IIIP点时向心加速度大小相等

D.v2E<v3<v1<v2B

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科目:高中物理 来源: 题型:

【题目】如图所示,长度为l的轻绳上端固定在O点,下端系一质量为m的小球(小球的大小可以忽略)。、

1)在水平拉力F的作用下,轻绳与竖直方向的夹角为,小球保持静止,画出此时小球的受力图,并求力F的大小。

2)由图示位置无初速度释放小球,求当小球通过最低点时的速度大小及轻绳对小球的拉力。不计空气阻力。

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科目:高中物理 来源: 题型:

【题目】小王同学准备描绘小灯泡L2.8 V 0.8W)的伏安特性曲线,实验室提供了以下器材:

A.电源E,电动势为4V,内阻不计

B.开关S及导线若干

C.电流表A1(量程03A,内阻r1约为

D.电流表A2(量程0400mA,内阻r2约为10Ω

E.电流表A3(量程030 mA,内阻r3=20Ω

F.电压表V(量程015V,内阻r4约为3kΩ

G.定值电阻R0=100Ω

H.滑动变阻器R1,最大阻值为10Ω,额定电流1A

I.滑动变阻器R2,最大阻值为100Ω,额定电流0.5A

1)为减小测量误差,测量时电表指针不能偏转过小,并要求电表示数变化范围较大,除了器材AB外,还需选用的实验器材是____________________(选填器材前对应的字母序号)。

2)根据你选择的实验器材,请在虚线框内画出精确测量的最佳电路图,并标明器材的字母代号______________

3)某同学做出如图所示的伏安特性曲线图像,若将此灯泡与电动势3V、内阻10Ω的电源直接相连,灯泡消耗的电功率为____________W(保留两位有效数字)。

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科目:高中物理 来源: 题型:

【题目】图示是氢原子能级示意图,一群处于n4能级的氢原子回到n1的过程中

A. 放出4种频率不同的光子

B. 放出6种频率不同的光子

C. 放出的光子的最大能量为12.75eV,最小能量是0.66eV

D. 放出的光子能使逸出功为13.0eV的金属发生光电效应

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【题目】如图,质量m=2kg的小球(视为质点)以v0=3m/s的初速度从P点水平飞出,然后从A点以5m/s的速度沿切线方向进入圆弧轨道运动,最后小球恰好能通过轨道的最高点CB为轨道的最低点,C点与P点等高,A点与D点等高,轨道各处动摩擦因数相同,圆弧AB对应的圆心角θ=53°,已知sin53°=0.8,cos53°=0.6,不计空气阻力,取g=10m/s2.则(  )

A. 轨道半径R0.5m

B. 小球到达C点速度大小为m/s

C. 小球从ABBD两过程克服摩擦力做功相同

D. 沿圆弧轨道运动过程小球克服摩擦力做功为4J

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【题目】如图所示,平面直角坐标系xOy内,在一、二象限存在垂直纸面向外的匀强磁场,磁感应强度y轴上一点有一粒子源,能向各个方向释放出比荷为的正粒子,粒子初速度,不计粒子重力,则下列说法正确的是(

A.带电粒子在磁场中运动的轨道半径为

B.运动的粒子所能达到的范围面积为

C.x轴上有粒子穿过的坐标范围是

D.粒子在磁场中运动的最短时间所对圆心角是74°

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科目:高中物理 来源: 题型:

【题目】某课外兴趣小组设计一个电路测量一个蓄电池的电动势和内阻,实验室提供的器材有:

A.待测蓄电池(电动势约为12V,内阻约为2Ω)

B.电流表A1(量程:02A,内阻约为0.2 Ω)

C.电流表A2(量程:00.8 A,内阻约为2 Ω)

D.滑动变阻器R1(阻值范围:050Ω)

E.滑动变阻器R2(阻值范围:010Ω)

F.定值电阻R0(阻值为10Ω)

G.单刀单掷开关一个,导线若干

1)为精确测量蓄电池的电动势和内阻,滑动变阻器应选用___________(填所选器材前的字母)。

2)在题中的方框里,画出实验原理图_____

3)兴趣小组根据(2)设计的实验电路进行测量,利用测出的数据绘出的I1I2图像(I1为电流表 A1的示数,I2为电流表A2的示数),如图所示,则由图线可得电动势E=___________V,内阻r=___________Ω。(结果均保留两位有效数字)

4)考虑到电表内阻对测量结果的影响,实验中测得的电动势与真实值相比______(填“偏大”“偏小”或“相等”),测得的内阻与真实值相比______(填“偏大”“偏小”或“相等”)。

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