【题目】风洞可产生方向、大小都可以调节控制的各种风力。如图所示为风洞里模拟实验的示意图。一质量为m=1kg的实验对象(可视为质点)套在一根固定的直杆上,直杆与水平面夹角为θ=30°。风洞产生竖直向上的、大小F=20N的风力作用在实验对象上,实验对象从M点由静止开始沿直杆向上运动。已知实验对象与杆之间的动摩擦因数为m=。取g=10m/s2。求:
(1)实验对象刚开始运动时的加速度大小;
(2)若杆上有一点N位于M点上方,且M、N两点间距为L=2.4m,欲使实验对象到达N点,求风力F作用的最短时间。
【答案】(1)a1=2.5 m/s2(2)1.2s
【解析】
试题分析在风力F作用时实验对象的受力:重力、拉力,杆的支持力和滑动摩擦力,采用正交分解法,根据牛顿第二定律求出加速度.实验对象先做匀加速直线运动,后做匀减速直线运动,刚好到达N点时速度为零时,风力F作用的时间最短.由牛顿第二定律求出两个过程的加速度,由速度位移公式求出匀加速运动的位移,再求风力F作用的最短时间.
(1)设在力F作用时,直杆对实验对象的支持力为,滑动摩擦力为,实验对象刚开始运动时的加速度大小为,则根据牛顿第二定律得:
沿杆方向有:;
垂直于杆方向有:;又
解得
(2)当小球到达N点的速度刚好为零,风力F作用的最短时间,设为.设撤去力F前小球上滑距离为x1,撤去力F后,小球上滑的加速度大小为,上滑距离为,刚撤去F时,小球的速度为v,则有,
根据牛顿第二定律得:
可得:,
由几何关系有:,联立解得
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【题目】风力发电作为新型环保新能源,近几年来得到了快速发展,如图所示,风车阵中发电机输出功率为100 kW,输出电压是250 V,用户需要的电压是220 V,输电线总电阻为10 Ω.若输电线因发热而损失的功率为输送功率的4%,试求:
(1)在输电线路中设置的升、降压变压器原、副线圈的匝数比;
(2)用户得到的电功率是多少.
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【题目】下列关于电场强度的说法中,正确的是( )
A. 公式只适用于真空中点电荷产生的电场
B. 由公式可知,电场中某点的电场强度E与试探电荷在电场中该点所受的电场力成正比
C. 在公式中, 是点电荷Q2产生的电场在点电荷Q1处的场强大小; 是点电荷Q1产生的电场在点电荷Q2处的场强大小
D. 由公式可知,在离点电荷非常靠近的地方(r→0),电场强度E可达无穷大
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【题目】电场中有一点P,下列说法正确的是 ( )
A. 若放在P点的电荷的电量减半,则P点场强减半
B. 若P点没有检验电荷,则P点的场强为零
C. P点的场强越大,则同一电荷在P点所受的电场力越大
D. P点的场强方向为检验电荷在该点的受力方向
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【题目】如图所示,真空中固定两个等量异号点电荷+Q、-Q,图中O是两电荷连线中点,a、b两点与+Q的距离相等,c、d是两电荷连线垂直平分线上的两点,bcd构成一等腰三角形,a、e两点关于O点对称.则下列说法正确的是
A. a、b两点的电势相同
B. a、e两点的电场强度相同
C. 将电子由c沿cd边移到d的过程中电场力做正功
D. 质子在b点的电势能比在O点的电势能大
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【题目】如图所示为某款弹射游戏示意图,光滑水平台面上固定发射器、竖直光滑圆轨道和粗糙斜面,竖直面和竖直靶板。通过轻质拉杆将发射器的弹簧压缩一定距离后释放,滑块从点弹出并从点进人圆轨道,绕转一周后继续在平直轨道上前进,从点沿斜面向上运动,滑块从点射向靶板目标(滑块从水平面滑上斜面时不计能量损失)。已知滑块质量,斜面倾角,斜面长,滑块与斜面之间的动摩擦因数,竖直面与靶板间距离为,点离靶板上环中心点的竖直距离,忽略空气阻力,滑块可视为质点。已知,取,求:
(1)若要使滑块恰好能够到达点,则圆轨道允许的最大半径为多大?
(2)在另一次弹射中发现滑块恰能水平击中靶板上的点,则此次滑块被弹射前弹簧被压缩到最短时的弹性势能为多大? (结果保留三位有效数字)
(3)若板可沿水平方向左右移动靠近或远高斜面,以保证滑块从点出射后均能水平击中靶板。以点为坐标原点,建立水平竖直坐标系(如图) ,则滑块水平击中靶板位置坐标应满足什么条件?
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【题目】为了测量A、B两物体之间的滑动摩擦力,某同学设计了如图所示四个实验方案,在实验操作过程中,认为测力计读数即为滑动摩擦力的大小,则最准确的方案是
A. B.
C. D.
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【题目】2012年4月30日,西昌卫星发射中心发射的圆轨道卫星,其轨道半径为2.8×107 m .它与另一颗同步轨道卫星(轨道半径为4.2×107 m)相比则能判断出( )
A. 向心力较小
B. 动能较大
C. 角速度较大
D. 发射速度都是第一宇宙速度
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【题目】气象研究小组用图示简易装置测定水平风速。在水平地面上竖直固定一直杆,半径为R、质量为m的薄空心塑料球用细线悬于杆顶端O,当水平风吹来时,球在风力的作用下飘起来。已知风力大小正比于风速和球正对风的截面积,当风速V0=3m/s时,测得球平衡时细线与竖直方向的夹角θ=30°,则( )
A. 若测得θ=60°时,风速v=6m/s
B. 若风速增大到某一值时,θ可能等于90°
C. 若风速不变,换用半径变大、质量相同的球,则θ不变
D. 若风速不变,换用半径相等、质量变大的球,则θ减小
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