【題目】如圖所示,小車右端有一半圓形光滑軌道BC相切車表面于B點,一個質量為m=1.0kg可以視為質點的物塊放置在A點,隨小車一起以速度v0=5.0m/s沿光滑水平面上向右勻速運動.勁度系數(shù)較大的輕質彈簧固定在右側豎直擋板上.當小車壓縮彈簧到最短時,彈簧自鎖(即不再壓縮也不恢復形變),此時,物塊恰好在小車的B處,此后物塊恰能沿圓弧軌道運動到最高點C.已知小車上表面水平且離地面的高度h=0.45m,小車的質量為M=1.0kg,小車的長度為l=1.0m,半圓形軌道半徑為R=0.4m,物塊與小車間的動摩擦因數(shù)為μ=0.2.重力加速度g取10m/s2,試求:
(1)物塊運到B點時的速度vB;
(2)彈簧在壓縮到最短時具有的彈性勢能Ep;
(3)若小物塊落到小車上發(fā)生碰撞,碰撞后水平方向的速度不變,豎直方向等速率返回,小車始終保持靜止,求物塊落地點到小車左端A的水平距離x.
【答案】(1)m/s(2)EP=13J(3)1.6m
【解析】
當小車壓縮彈簧到最短時速度為零,物塊恰能沿圓弧軌道運動到最高點C,由重力充當向心力,由此求得物塊經過C點時的速度.從B到C的過程,運用機械能守恒定律求物塊運動到B點時的速度vB;根據(jù)能量守恒定律求彈簧壓縮到最短時具有的彈性勢能Ep;物塊離開C點后做平拋運動,根據(jù)分位移公式求出C平拋運動的水平距離.對于物塊從C到落地的過程,由分位移公式求出物體相對于地的水平位移,從而求得物塊落地點到小車左端的水平距離x;
解:(1)物塊恰能運動到最高點C,有
又
解得m/s
(2)由功能關系,有
解得 EP=13J
(3)由平拋運動知識,有 ,
解得x1=0.8m
解得x2=1m
所以x=2x1+x2-l=1.6m
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【題目】如圖所示,透熱的汽缸內封有一定質量的理想氣體,缸體質量M=200 kg,活塞質量m=10 kg,活塞橫截面積S=100cm2;钊c汽缸壁無摩擦且不漏氣。此時,缸內氣體的溫度為27 ℃,活塞位于汽缸正中,整個裝置都靜止。已知大氣壓恒為p0=1.0×105 Pa,重力加速度為g=10 m/s2。求:
(1)汽缸內氣體的壓強p1;
(2)汽缸內氣體的溫度升高到多少時,活塞恰好會靜止在汽缸缸口AB處?此過程中汽缸內的氣體是吸熱還是放熱?
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【題目】如圖所示,半徑為R的圓形勻強磁場區(qū)域Ⅰ與x軸相切于坐標系的原點O,磁感應強度為B1,方向垂直于紙面向外,磁場區(qū)域Ⅰ右側有一長方體加速管,加速管底面寬度為2R,軸線與x軸平行且過磁場區(qū)域Ⅰ的圓心,左側的電勢比右側高。在加速管出口正下方距離D點為R處放置一寬度為d=3R的熒光屏EF,熒光屏與豎直方向成θ=60°角,加速管右側存在方向垂直于紙面向外的勻強磁場區(qū)域Ⅱ,磁感應強度為B2.在0點處有一個粒子源,能沿紙面向y>0的各個方向均勻地發(fā)射大量質量為m、帶電荷量為q且速率相同的粒子,其中沿y軸正方向射入磁場的粒子,恰能沿軸線O2O3進入長方形加速管并垂直打在熒光屏上,(不計粒子重力及其相互作用)。
(1)求粒子剛進入加速管時的速度v1的大小;
(2)求加速電壓U;
(3)求熒光屏上被粒子打中的區(qū)域長度△l;
(4)若要讓從加速管BO3區(qū)域出來的粒子全部打中熒光屏,磁場Ⅱ的磁感應強度B2大小應滿足什么條件?
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【題目】將總質量為1.05kg的模型火箭點火升空,在0.02s時間內有50g燃氣以大小為200m/s的速度從火箭尾部噴出.在燃氣噴出過程,火箭獲得的平均推力為_____N,在燃氣噴出后的瞬間,火箭的速度大小為_____m/s(燃氣噴出過程中重力和空氣阻力可忽略).
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【題目】邊長為3L的正方形區(qū)域分成相等的三部分,左右兩側為勻強磁場,中間區(qū)域為勻強電場,如圖所示.左側磁場垂直紙面向外,磁感應強度大小為B1;右側磁場的磁感應強度大小為B2,方向垂直于紙面向里;中間區(qū)域電場方向與正方形區(qū)域的上下邊界平行.一質量為m、電荷量為+q的帶電粒子從平行金屬板的正極板開始由靜止被加速,加速電壓為U,加速后粒子從a點進入左側磁場且與左邊界的夾角θ=300,又從距正方形上下邊界等間距的b點沿與電場平行的方向進入電場,不計粒子重力.求:
(1)粒子經過平行金屬板加速后的速度大小v;
(2)左側磁場區(qū)域磁感應強度B1;
(3)若,電場強度E的取值在什么范圍內時粒子能從右側磁場的上邊緣cd間離開?
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【題目】2017年9月25日后,微信啟動頁面所顯示的圖片將從以前的美國衛(wèi)星成像圖換成“風云”四號衛(wèi)星成像圖.“風云”四號是我國新一代靜止軌道氣象衛(wèi)星,下列關于“風云”四號氣象衛(wèi)星的說法,正確的是 ( )
A. 它運行的線速度介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之間
B. 它必定在赤道正上空,高度可任意調整
C. 繞地球運行的角速度與靜止在赤道上的物體的角速度相等
D. 繞地球運行的向心加速度比月球繞地球運行的向心加速度小
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【題目】如圖所示為兩個單擺做受迫振動的共振曲線,則下列說法正確的是( )
A. 兩個單擺的固有周期之比為TⅠ∶TⅡ=5∶2
B. 若兩個受迫振動在地球上同一地點進行,則兩者擺長之比為lⅠ∶lⅡ=4∶25
C. 圖線Ⅱ的單擺若是在地面上完成的,則該擺擺長約為2m
D. 若兩個受迫振動分別在月球上和地球上進行,且擺長相等,則圖線Ⅱ是月球上的單擺的共振曲線
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【題目】如圖所示,兩平行金屬導軌間的距離L=0.40 m,金屬導軌所在的平面與水平面夾角θ=37°,在導軌所在平面內,分布著磁感應強度B=0.50 T、方向垂直于導軌所在平面的勻強磁場。金屬導軌的一端接有電動勢E=4.5 V、內阻r=0.50 Ω的直流電源,F(xiàn)把一個質量m=0.040 kg的導體棒ab放在金屬導軌上,導體棒恰好靜止。導體棒與金屬導軌垂直且接觸良好,導體棒與金屬導軌接觸的兩點間的電阻R0=2.5 Ω,金屬導軌電阻不計,g取10 m/s2。
已知sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,求:
(1)電源的輸出功率
(2)導體棒受到的摩擦力的大小和方向;
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