【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A到C的过程由动能定理有
0-0=F(l+R)+(-mgR)+(-μmgl)
解得
F== 15N
(2)物块从B到C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与的关系为
v2=15sin+20cos-15
令
cos=, sin=
即 =53°上式可化简为
v2 =25sin(+)-15
当
+=90°
即=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
F′N-Fsin-mgcos=m
其中
sin=sin37°=, cos =cos37°=
解得
F′N=45N
由牛顿第三定律可知,物块对圆轨道的最大压力为
FN=F′N=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
科目:高中物理 来源: 题型:
【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,a、b两点分别为最高点,则小孩在运动过程中( )
A.从a到O的运动过程中重力的瞬时功率在先增大后减小
B.从a到O的运动过程中,重力与绳子拉力的合力就是向心力
C.从a到O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.从a到O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
查看答案和解析>>
科目:高中物理 来源: 题型:
【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r1、r3,一个为椭圆轨道,半长轴为a,a=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S2、S3;行星I的速率v1、行星II在B点的速率v2B、行星II在E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III在P点时向心加速度大小相等
D.v2E<v3<v1<v2B
查看答案和解析>>
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。
查看答案和解析>>
科目:高中物理 来源: 题型:
【题目】小王同学准备描绘小灯泡L(2.8 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5Ω)
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A和B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)。
查看答案和解析>>
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n=4能级的氢原子回到n=1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
查看答案和解析>>
科目:高中物理 来源: 题型:
【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C.B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R为0.5m
B. 小球到达C点速度大小为m/s
C. 小球从A到B和B到D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
查看答案和解析>>
科目:高中物理 来源: 题型:
【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°
查看答案和解析>>
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I1—I2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”)。
查看答案和解析>>
湖北省互联网违法和不良信息举报平台 | 网上有害信息举报专区 | 电信诈骗举报专区 | 涉历史虚无主义有害信息举报专区 | 涉企侵权举报专区
违法和不良信息举报电话:027-86699610 举报邮箱:58377363@163.com