【題目】如圖所示,半徑R=0.4m的圓盤水平放置,繞豎直軸OO′勻速轉(zhuǎn)動,在圓心O正上方h=0.8m高處固定一水平軌道PQ,轉(zhuǎn)軸和水平軌道交于O′點(diǎn).一質(zhì)量m=1kg的小車(可視為質(zhì)點(diǎn)),在F=4N的水平恒力作用下,從O′左側(cè)x0=2m處由靜止開始沿軌道向右運(yùn)動,當(dāng)小車運(yùn)動到O′點(diǎn)時,從小車上自由釋放一小球,此時圓盤半徑OA與x軸重合.規(guī)定經(jīng)過O點(diǎn)水平向右為x軸正方向.小車與軌道間的動摩擦因數(shù)μ=0.2,g取10m/s2 . 求:
(1)若小球剛好落到A點(diǎn),求小車運(yùn)動到O′點(diǎn)的速度.
(2)為使小球剛好落在A點(diǎn),圓盤轉(zhuǎn)動的角速度應(yīng)為多大.
(3)為使小球能落到圓盤上,求水平拉力F作用的距離范圍.
【答案】
(1)解:小球離開小車后,由于慣性,將以離開小車時的速度作平拋運(yùn)動,
R=vt
小車運(yùn)動到O′點(diǎn)的速度v= =1m/s
答:若小球剛好落到A點(diǎn),求小車運(yùn)動到O′點(diǎn)的速度1m/s.
(2)解:為使小球剛好落在A點(diǎn),則小球下落的時間為圓盤轉(zhuǎn)動周期的整數(shù)倍,有 ,其中k=1,2,3…
即 rad/s,其中k=1,2,3…
答:為使小球剛好落在A點(diǎn),圓盤轉(zhuǎn)動的角速度應(yīng)為 rad/s,其中k=0,1,2,3…
(3)解:小球若能落到圓盤上,其在O′點(diǎn)的速度范圍是:0<v≤1m/s
設(shè)水平拉力作用的最小距離與最大距離分別為x1、x2,對應(yīng)到達(dá)O′點(diǎn)的速度分別為0、1m/s.
由動能定理,有 Fx1﹣μmgx0=0
代入數(shù)據(jù)解得x1=1m
根據(jù)動能定理,有
代入數(shù)據(jù)解得x2=1.125m或 m
則水平拉力F作用的距離范圍 1m<x≤1.125m
答:為使小球能落到圓盤上,求水平拉力F作用的距離范圍 1m<x≤1.125m
【解析】(1)物塊離開O′點(diǎn)后做平拋運(yùn)動,可以求出平拋運(yùn)動的時間和平拋運(yùn)動的初速度,從而得出小車運(yùn)動到O′點(diǎn)速度(2)若圓盤轉(zhuǎn)一圈,物塊恰好調(diào)入小桶,此時作用力時間最短.圓盤轉(zhuǎn)一圈的時間與平拋運(yùn)動時間是相等.從而得出圓盤轉(zhuǎn)動的角速度最小值.也有可能在平拋運(yùn)動時間內(nèi),圓盤轉(zhuǎn)動N圈.因此求出轉(zhuǎn)動角速度.(3)小球能落在圓盤上,則可利用平拋運(yùn)動,可求出小球拋出的速度范圍,從而得出小球的加速度的范圍.最終運(yùn)用牛頓第二定律可求出水平拉力的距離范圍.
【考點(diǎn)精析】通過靈活運(yùn)用動能定理的綜合應(yīng)用,掌握應(yīng)用動能定理只考慮初、末狀態(tài),沒有守恒條件的限制,也不受力的性質(zhì)和物理過程的變化的影響.所以,凡涉及力和位移,而不涉及力的作用時間的動力學(xué)問題,都可以用動能定理分析和解答,而且一般都比用牛頓運(yùn)動定律和機(jī)械能守恒定律簡捷即可以解答此題.
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】某同學(xué)將銅片和鋅片插入水果中制成一個“水果電池”,該同學(xué)利用下列所給器材測量該“水果電池”的電動勢E和內(nèi)阻r.
A.電流表A1(量程0.6A,內(nèi)阻約1Ω)
B.電流表A2(量程20mA,內(nèi)阻約50Ω)
C.電壓表V1(量程4V,內(nèi)阻約4kΩ)
D.電壓表V2(量程15V,內(nèi)阻15kΩ)
E.滑動變阻器R1(0~1 000Ω)
F.滑動變阻器R2(0~9 999.9Ω)G.待測“水果電池”(電動勢E約為4V,內(nèi)阻r約為200Ω)
H.開關(guān)S,導(dǎo)線若干
(1)為盡量減小實驗的誤差,請在圖1中虛線方框中畫出你設(shè)計的實驗電路圖;要求在每個電路元件上標(biāo)明你選用的器材符號,不寫或?qū)戝e得零分_______.
(2)該同學(xué)實驗中記錄的6組對應(yīng)的數(shù)據(jù)如下表,試根據(jù)表中數(shù)據(jù)在圖2中描點(diǎn)畫出U-I圖線_________;由圖線可得,“水果電池”的電動勢E= ___ V,內(nèi)電阻r=___Ω.
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】用控制變量法,可以研究影響電荷間相互作用力的因素.如圖所示, 是一個帶電的物體,若把系在絲線上的帶電小球先后掛在橫桿上的、、等位置,可以比較小球在不同位置所受帶電物體的作用力的大。@個力的大小可以通過絲線偏離豎直方向的角度顯示出來.若物體的電荷量用表示,小球的電荷量用表示,物體與小球間距離用表示,物體和小球之間的作用力大小用表示.則以下對該實驗再見蝗判斷正確的是( )
A. 保持、不變,減小,則變小,說明與有關(guān)
B. 保持、不變,減小,則變大,說明與成反比
C. 保持、不變,增大,則變大,說明與有關(guān)
D. 保持、不變,減小,則變小,說明與成正比
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖所示,兩個質(zhì)量都是m的小球A、B用輕桿連接后斜放在墻上處于平衡狀態(tài).已知墻面光滑,水平地面粗糙.現(xiàn)將A球向上移動一小段距離.兩球再次達(dá)到平衡,那么將移動后的平衡狀態(tài)和原來的平衡狀態(tài)比較,地面對B球的支持力N和輕桿上的壓力T的變化情況是( )
A.N不變
B.T變小
C.N變大
D.T變大
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【題目】在全國“抗疫”過程中,新冠病毒感染者的其中一個表現(xiàn)是體溫升高,為測量人的體溫,非接觸式的額溫槍得到廣泛使用,其測溫原理是利用傳感器接收人體輻射出的( )
A.紅外線B.紫外線
C.無線電波D.光波
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】楞次定律是下列哪個定律在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的具體體現(xiàn)( 。
A.法拉第電磁感應(yīng)定律B.庫侖定律
C.能量守恒定律D.歐姆定律
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】一傳送帶裝置如圖所示,其中AB段是水平的,長度,BC段是傾斜的,長度,傾角為,AB和BC在B點(diǎn)通過一段極短的圓弧連接(圖中未畫出圓。。傳送帶以的恒定速率順時針運(yùn)動,已知工件與傳動帶間的動摩擦因數(shù),重力加速度,現(xiàn)將一個工件(可看作質(zhì)點(diǎn))無初速度地放在A點(diǎn),求:
(1)工件第一次到達(dá)B點(diǎn)所用的時間;
(2)工件沿傳送帶上升的最大高度;
(3)工件運(yùn)動了后所在的位置。
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖所示的裝置放置在真空中,熾熱的金屬絲可以發(fā)射電子,金屬絲和豎直金屬板之間加一電壓U1=2500 V,發(fā)射出的電子被加速后,從金屬板上的小孔S射出。裝置右側(cè)有兩個相同的平行金屬極板水平正對放置,板長l=6.0 cm,相距d=2 cm,兩極板間加以電壓U2=200 V的偏轉(zhuǎn)電場。從小孔S射出的電子恰能沿平行于板面的方向由極板左端中間位置射入偏轉(zhuǎn)電場。已知電子的電荷量e=1.6×10-19 C,電子的質(zhì)量 m=0.9×10-30 kg,設(shè)電子剛離開金屬絲時的速度為零,忽略金屬極板邊緣對電場的影響,不計電子受到的重力。求:
(1)電子射入偏轉(zhuǎn)電場時的動能Ek;
(2)電子射出偏轉(zhuǎn)電場時在豎直方向上的側(cè)移量y;
(3)電子在偏轉(zhuǎn)電場運(yùn)動的過程中電場力對它所做的功
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【題目】某同學(xué)利用如圖所示實驗裝置“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”
(1)實驗中打點(diǎn)計時器應(yīng)接電源(選填“交流”或“直流”);為了用沙和沙桶的重力表示繩上拉力,實驗中小車質(zhì)量應(yīng)沙和沙桶的總質(zhì)量.(選填“遠(yuǎn)大于”、“遠(yuǎn)小于”或“等于”)
(2)該同學(xué)實驗中打出了一條紙帶,如圖2所示,計時器打點(diǎn)的時間間隔為0.02s,從比較清晰的點(diǎn)起,每5個點(diǎn)取1個計數(shù)點(diǎn),量出相鄰兩個計數(shù)點(diǎn)之間的距離分別為:OA=1.40cm,AB=1.70cm,BC=2.00cm,CD=2.30cm,由此可知,小車的加速度大小為m/s2 .
(3)在實驗中保持小車質(zhì)量不變,改變沙和沙桶的總質(zhì)量,測的沙和沙桶的總重力F和加速度a的數(shù)據(jù)如表:
①根據(jù)測得的數(shù)據(jù),在圖3中作出a=F圖象;
F/N | 0.21 | 0.30 | 0.40 | 0.49 | 0.60 |
a/(ms﹣2) | 0.10 | 0.21 | 0.29 | 0.41 | 0.49 |
②由圖象可知,小車與長木板之間的最大靜摩擦力大小為N(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字).
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