【題目】如圖所示,豎直平面內(nèi)的直角坐標(biāo)系xOy中有一根表面粗糙的粗細(xì)均勻的細(xì)桿OMN,它的上端固定在坐標(biāo)原點(diǎn)O處且與x軸相切.OM和MN段分別為彎曲桿和直桿,它們相切于M點(diǎn),OM段所對應(yīng)的曲線方程為.一根套在直桿MN上的輕彈簧下端固定在N點(diǎn),其原長比桿MN的長度短.可視為質(zhì)點(diǎn)的開孔小球(孔的直徑略大于桿的直徑)套在細(xì)桿上.現(xiàn)將小球從O處以v0=3m/s的初速度沿x軸的正方向拋出,過M點(diǎn)后沿桿MN運(yùn)動壓縮彈簧,再經(jīng)彈簧反彈后恰好到達(dá)M點(diǎn).已知小球的質(zhì)量0.1kg,M點(diǎn)的縱坐標(biāo)為0.8m,小球與桿間的動摩擦因數(shù)μ=,g取10m/s2.求:
(1) 上述整個(gè)過程中摩擦力對小球所做的功Wf;
(2) 小球初次運(yùn)動至M點(diǎn)時(shí)的速度vM的大小和方向;
(3) 輕質(zhì)彈簧被壓縮至最短時(shí)的彈性勢能Epm.
【答案】(1)Wf=-1.25J;(2)vM=5 m/s,vM的方向與x軸正方向成夾角θ=53°;(3)Epm=5.625J
【解析】
(1) 對題述過程由動能定理得:WG+Wf=0-,代入數(shù)據(jù)解得Wf=-1.25J.
(2) 假設(shè)小球拋出后做平拋運(yùn)動,根據(jù)平拋運(yùn)動規(guī)律可得x=v0t,y=,代入數(shù)據(jù)解得:y=x2,與OM曲線方程一致,說明小球在OM段運(yùn)動過程中與細(xì)桿OM無摩擦,做平拋運(yùn)動:由動能定理WG=-,代入數(shù)據(jù)解得vM=5 m/s,由運(yùn)動的合成和分解可得vM的方向與x軸正方向夾角的余弦值:cos θ==,即θ=53°.
(3)小球從M點(diǎn)開始直至小球被彈回M點(diǎn)的過程中,摩擦力所做的功Wf1,-2Wf1=0-,求得Wf=-1.25 J,又由Wf=-μmgxmcos θ得,小球下滑的最大距離xm=6.25 m
在小球從M點(diǎn)開始直至將彈簧壓縮到最短過程中,由動能定理得:mgxmsin θ+Wf1+W彈=0-,又根據(jù)功能關(guān)系得Epm=-W彈,代入數(shù)據(jù)解得Epm=5.625 J.
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】在同一水平直線上的兩位置分別沿同一方向水平拋出兩小球A和B,兩小球恰好同時(shí)落到水平面上的P點(diǎn),其運(yùn)動軌跡如圖所示,不計(jì)空氣阻力,則下列說法中正確的是
A. 在P點(diǎn)A球速度大于B球速度
B. 在P點(diǎn)A球速度小于B球速度
C. 一定是A球先拋出
D. 一定是同時(shí)拋出兩小球
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖所示,平行板電容器與電動勢為E的直流電源(內(nèi)阻不計(jì))連接,下極板接地,靜電計(jì)所帶電荷量很少,可被忽略。一帶負(fù)電油滴被固定于電容器中的P點(diǎn),F(xiàn)將平行板電容器的下極板豎直向下移動一小段距離,則( )
A. 平行板電容器的電容將變大
B. 靜電計(jì)指針張角不變
C. 帶電油滴的電勢能將增大
D. 若先將上極板與電源正極連接的導(dǎo)線斷開,再將下極板向下移動一小段距離,則帶電油滴所受電場力不變
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】某同學(xué)用如圖所示的裝置做“驗(yàn)證動量守恒定律”實(shí)驗(yàn)。先將小球1從斜槽軌道上某固定點(diǎn)由靜止開始滾下,在水平地面上的記錄紙上留下壓痕,重復(fù)10次;再把另一小球2放在斜槽軌道末端水平段的最右端靜止,讓小球1仍從原固定點(diǎn)由靜止開始滾下,且與小球2相碰后,兩球分別落在記錄紙的不同位置處,重復(fù)10次。A、B、C為三個(gè)落點(diǎn)的平均位置,O點(diǎn)是水平軌道末端在記錄紙上的豎直投影點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)中空氣阻力的影響很小,可以忽略不計(jì)。
(1)在本實(shí)驗(yàn)中斜槽軌道______填選項(xiàng)前的字母
A.必須光滑
B.可以不光滑
(2)實(shí)驗(yàn)中應(yīng)該選擇兩個(gè)合適的小球進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
①兩個(gè)小球的半徑______填“相同”或“不同”
②應(yīng)該選擇下列哪組小球______填選項(xiàng)前的字母
A.兩個(gè)鋼球
B.一個(gè)鋼球、一個(gè)玻璃球
C.兩個(gè)玻璃球
(3)斜槽末端沒有放置被碰小球2時(shí),將小球1從固定點(diǎn)由靜止釋放。若僅降低斜槽上固定點(diǎn)的位置,那么小球的落地點(diǎn)到O點(diǎn)的距離將______填“改變”或“不變”,若僅增大小球1的質(zhì)量,小球仍以相同的速度從斜槽末端飛出,那么小球的落地點(diǎn)到O點(diǎn)的距離將______填“改變”或“不變”。
(4)在安裝實(shí)驗(yàn)裝置的過程中,使斜槽軌道末端的切線水平,小球碰撞前與碰撞后的速度就可以用小球飛出的水平距離來表示,其原因的是______
A.小球都是從同一高度飛出,水平位移等于小球飛出時(shí)的速度
B.小球都是從同一高度飛出,水平位移與小球飛出時(shí)的速度成正比
C.小球在空中的運(yùn)動都是勻變速曲線運(yùn)動,而且運(yùn)動的加速度都相同
(5)本實(shí)驗(yàn)必須測量的物理量是______
A.斜槽軌道末端到水平地面的高度H
B.小球1和小球2的質(zhì)量、
C.小球1的釋放位置到斜槽軌道末端的高度h
D.記錄紙上O點(diǎn)到A、B、C各點(diǎn)的距離、、
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】現(xiàn)在很多家庭或者單位剛裝修結(jié)束,都要進(jìn)行空氣檢測和治理.某環(huán)保設(shè)備裝置可用于氣體中有害離子的檢測和分離.離子檢測的簡化原理如圖所示.Ⅰ區(qū)為電場加速區(qū),Ⅱ區(qū)為無場區(qū),Ⅲ區(qū)為電場檢測區(qū).已知Ⅰ區(qū)中AB與CD兩極的電勢差為U,距離為L,Ⅱ區(qū)中CE與DF兩板的間距為d,板長為4L,Ⅲ區(qū)中EF與GH間距足夠大,其內(nèi)部勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度為,方向水平向左.假設(shè)大量相同的正離子在AB極均勻分布,由初速度為零開始加速,不考慮離子間的相互作用和重力影響,則:
(1)AB與CD哪一極電勢高?若正離子的比荷為k,求該離子到達(dá)CD極時(shí)的速度大;
(2)該裝置可以測出離子從AB極出發(fā),經(jīng)過Ⅰ區(qū)、Ⅱ區(qū)和Ⅲ區(qū),最后返回EF端的總時(shí)間為t,由此可以確定離子的比荷為k,試寫出k與t的函數(shù)關(guān)系式;
(3)若將Ⅲ區(qū)的勻強(qiáng)電場換成如圖所示的勻強(qiáng)磁場,則電場檢測區(qū)變成了磁場分離區(qū),為收集分離出的離子,需在EF邊上放置收集板EP,收集板下端留有狹縫PF,離子只能通過狹縫進(jìn)入磁場進(jìn)行分離.假設(shè)在AB極上有兩種正離子,質(zhì)量分別為m、M,且1<≤4,電荷量均為Q,現(xiàn)要將兩種離子在收集板上完全分離,同時(shí)為收集更多離子,狹縫盡可能大,試討論狹縫PF寬度的最大值與m、M、d的關(guān)系式.(磁感應(yīng)強(qiáng)度大小可調(diào),不考慮出Ⅲ區(qū)后再次返回的離子)
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖所示,半徑為r的金屬圓環(huán)放在垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場中,環(huán)面與磁感應(yīng)強(qiáng)度垂直,磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0,保持圓環(huán)不動,將磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間均勻增大經(jīng)過時(shí)間t,磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度增大到B1,此時(shí)圓環(huán)中產(chǎn)生的焦耳熱為Q;保持磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B1不變,將圓環(huán)繞對稱軸(圖中虛線)勻速轉(zhuǎn)動,經(jīng)時(shí)間2t圓環(huán)轉(zhuǎn)過90°,圓環(huán)中電流大小按正弦規(guī)律變化,圓環(huán)中產(chǎn)生的焦耳熱也為Q,則磁感應(yīng)強(qiáng)度B0和B1的比值為( )
A.
B.
C.
D.
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖所示,A、B、C三個(gè)物體放在旋轉(zhuǎn)圓臺上,它們與圓臺之間的動摩擦因數(shù)均為μ,A的質(zhì)量為2m,B、C質(zhì)量均為m,A、B離軸心距離為R,C離軸心2R,則當(dāng)圓臺旋轉(zhuǎn)時(shí)(設(shè)A、B、C都沒有滑動)
A. 物體C的向心加速度最大
B. 物體B受到的靜摩擦力最大
C. ω= 是C開始滑動的臨界角速度
D. 當(dāng)圓臺轉(zhuǎn)速增加時(shí),B比A先滑動
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】某同學(xué)用如圖甲所示的裝置探究加速度與力的關(guān)系。他在氣墊導(dǎo)軌上安裝了一個(gè)光電門,滑塊上固定一遮光條滑塊用繞過氣墊導(dǎo)軌左端定滑輪的細(xì)線與力傳感器相連,力傳感器可直接測出繩中拉力傳感器下方懸掛鉤碼,每次滑塊都從A處由靜止釋放。
(1)該同學(xué)用游標(biāo)卡尺測量遮光條的寬度,如圖乙所示,則其寬度為___________mm。
(2)該同學(xué)還測得遮光條靜止時(shí)到光電門的距離為L,滑塊和遮光條的總質(zhì)量為m。實(shí)驗(yàn)時(shí),將滑塊從A位置由靜止釋放改變鉤碼質(zhì)量測出對應(yīng)的力傳感器的示數(shù)F和遮光條通過光電門的時(shí)間t,遮光條的寬度用d表示,則F和t的關(guān)系可表示為F=___________。
(3)下列實(shí)驗(yàn)要求必要的是___________。
A.應(yīng)使滑塊質(zhì)量遠(yuǎn)大于鉤碼和力傳感器的總質(zhì)量
B應(yīng)使A位置與光電門間的距離盡可能小些
C.應(yīng)使遮光條的寬度盡可能大些
D.應(yīng)使細(xì)線與氣墊導(dǎo)軌平行
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】下列說法中正確的是( )
A. 已知某物質(zhì)的摩爾質(zhì)量為M,密度為ρ,阿伏加德羅常數(shù)為NA,則這種物體的分子體積為V0=
B. 當(dāng)分子間的引力和斥力平衡時(shí),分子勢能最小
C. 飽和汽和液體之間的動態(tài)平衡,是指汽化和液化同時(shí)進(jìn)行的過程,且進(jìn)行的速率相等
D. 自然界一切過程能量都是守恒的,符合能量守恒定律的宏觀過程都能自然發(fā)生
E. 一定質(zhì)量理想氣體對外做功,內(nèi)能不一定減少,但密度一定減小
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