【題目】如圖1所示,一光滑桿固定在底座上,構(gòu)成支架,放置在水平地面上,光滑桿沿豎直方向,一輕彈簧套在光滑桿上。一套在桿上的圓環(huán)從距彈簧上端H處由靜止釋放,接觸彈簧后,將彈簧壓縮,彈簧的形變始終在彈性限度內(nèi)。已知支架和圓環(huán)的質(zhì)量均為m,重力加速度為g,不計(jì)空氣阻力。
(1)求圓環(huán)剛接觸彈簧時(shí)的動(dòng)能Ek。
(2)如圖1所示,取圓環(huán)剛接觸彈簧時(shí)的位置為坐標(biāo)原點(diǎn)O,取豎直向下為正方向,建立x軸。在圓環(huán)壓縮彈簧的過(guò)程中,圓環(huán)的位移為x,加速度為a,在圖2中定性畫(huà)出a隨x變化關(guān)系的圖象。
(3)試論證當(dāng)圓環(huán)運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí),地面對(duì)底座的支持力FN > 3mg。
【答案】(1)mgH;(2)圖像如圖;(3)證明過(guò)程見(jiàn)解析;
【解析】
(1)在圓環(huán)自由下落的過(guò)程中,重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能,由機(jī)械能守恒定律求解動(dòng)能Ek.
(2)根據(jù)牛頓第二定律求得加速度a與圓環(huán)的位移x的關(guān)系式,再作出a-x圖象.
(3)對(duì)照上題圖象,求得圖象與坐標(biāo)軸所圍面積,得到速度平方的變化量,得到最低點(diǎn)加速度與g的關(guān)系,再由牛頓第二定律證明即可.
(1)在圓環(huán)自由下落的過(guò)程中,由機(jī)械能守恒定律得 Ek=mgH
(2)設(shè)彈簧的勁度系數(shù)為k,根據(jù)牛頓第二定律得
mg-kx=ma
解得 a=-x+g
a-x圖象如答圖1所示.
(3)在答圖2中,A點(diǎn)對(duì)應(yīng)于圓環(huán)剛接觸彈簧的位置,B點(diǎn)對(duì)應(yīng)于圓環(huán)速度最大的位置,C點(diǎn)對(duì)應(yīng)于圓環(huán)運(yùn)動(dòng)到的最低點(diǎn).由答圖2可知,圖象與坐標(biāo)軸所圍面積:
可知,S1<S2.
結(jié)合答圖2可知,aC>g
根據(jù)牛頓第二定律得
對(duì)圓環(huán):kx-mg=maC.
對(duì)底座:FN-(kx+mg)=0
由于aC>g,所以得 FN>3mg.
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】勻強(qiáng)電場(chǎng)中的A、B、C三點(diǎn)構(gòu)成一邊長(zhǎng)為a的等邊三角形,如圖所示,場(chǎng)強(qiáng)方向平行于紙面。具有初速度的電子(電量的絕對(duì)值為e)在電場(chǎng)力作用下從B到A動(dòng)能減少E0,質(zhì)子在電場(chǎng)力作用下從C到A動(dòng)能增加E0,求勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小和方向。(重力不計(jì))
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】某小組同學(xué)利用圖甲裝置探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系。
(1)下列說(shuō)法中不正確的是:____
A. 本實(shí)驗(yàn)用沙和沙桶的總重力提供小車(chē)所受的合外力,要求沙和桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)的質(zhì)量,使小車(chē)所受的拉力近似等于沙和沙桶所受的重力。。
B. 本實(shí)驗(yàn)應(yīng)該把固定打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的長(zhǎng)木板一端抬高來(lái)平衡小車(chē)所受的摩擦阻力。
C.通過(guò)增減砝碼改變小車(chē)質(zhì)量時(shí),需要重新調(diào)節(jié)木板傾斜度來(lái)平衡摩擦力
D.在探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系時(shí),應(yīng)采用控制變量法,保證拉力大小不變。
(2)下列關(guān)于實(shí)驗(yàn)的操作合理的是:___________________
A.調(diào)節(jié)滑輪的高度,使?fàn)恳≤?chē)的細(xì)線與長(zhǎng)木板保持平行
B.實(shí)驗(yàn)時(shí)先放開(kāi)小車(chē)再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源
C.當(dāng)小車(chē)逐漸接近滑輪一端時(shí),應(yīng)控制小車(chē),以防滑落到地上
D.用鉤碼代替沙和沙桶的實(shí)驗(yàn)效果會(huì)更好
(3)不改變拉力,只改變小車(chē)的質(zhì)量,得到如表所示幾組數(shù)據(jù),其中第三組數(shù)據(jù)還未算出加速度,但對(duì)應(yīng)該組紙帶如圖乙所示,圖中各點(diǎn)為每5個(gè)點(diǎn)選出的計(jì)數(shù)點(diǎn),相鄰的兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)還有4個(gè)點(diǎn)未畫(huà)出。
實(shí)驗(yàn)次數(shù) | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
小車(chē)質(zhì)量(g) | 200 | 300 | 400 | 500 | 600 | 1000 |
小車(chē)加速度(m/s2) | 2.00 | 1.33 | 0.79 | 0.67 | 0.40 | |
小車(chē)質(zhì)量的倒數(shù)(kg-1) | 5.00 | 3.33 | 2.50 | 2.00 | 1.67 | 1.00 |
①由紙帶上的數(shù)據(jù),算出缺少的加速度值并填入表中________(結(jié)果保留兩位小數(shù))。
②請(qǐng)?jiān)趫D丙中建立合適的坐標(biāo),作出a-圖象______。
③由圖象得出的結(jié)論是:_____________________________________。
(4)若某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中作出的a-F圖象如圖丁所示,說(shuō)明實(shí)驗(yàn)存在的問(wèn)題是____________________。
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】如圖,質(zhì)量為M、傾角為θ=37°的斜面B上放置一質(zhì)量為m的物塊A,在力F的作用下使AB兩物塊一起向左做勻加速直線運(yùn)動(dòng),當(dāng)作用在B上的外力F增大一倍時(shí),物塊A仍保持與斜面相對(duì)靜止,下列情況中可能正確的是( )
A. 斜面對(duì)A的支持力大小不變、斜面對(duì)A的摩擦力增大
B. 斜面對(duì)A的支持力增大、斜面對(duì)A的摩擦力減小
C. 斜面對(duì)A的支持力增大、斜面對(duì)A的摩擦力大小不變
D. 斜面對(duì)A的支持力減小、斜面對(duì)A的摩擦力大小不變
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】在“研究平拋運(yùn)動(dòng)”實(shí)驗(yàn)中:
(1)下列做法正確的是 __________(填序號(hào))
A.通過(guò)凋節(jié)使斜槽的末端保持水平
B.每次釋放小球的位置可以不同
C.每次必須由靜止釋放小球
D.斜槽必須是光滑的
E.用折線將記錄的小鋼球運(yùn)動(dòng)點(diǎn)跡連接起來(lái),就得到小鋼球運(yùn)動(dòng)的軌跡
(2)如圖建立坐標(biāo)系,測(cè)出A、B、C三個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo),則小鋼球運(yùn)動(dòng)的初速度_____m/s.(g=10m/s2)
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】某人在國(guó)家森林公園中看見(jiàn)兩塊石頭(如圖),下面說(shuō)法正確的是( )
A. M對(duì)N的作用力大于N的重力
B. M與N之間沒(méi)有摩擦力
C. M對(duì)N的作用力等于N對(duì)M的作用力
D. N對(duì)M的作用力就是M的重力
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】如圖所示,在勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的圓盤(pán)上,沿半徑方向放置以細(xì)線相連的質(zhì)量均為m的A、B 兩個(gè)小物塊。A離軸心r1=20 cm,B離軸心r2=30 cm,A、B與圓盤(pán)面間相互作用的最大靜摩擦力為其重力的0.4倍,取g=10 m/s2。
(1)若細(xì)線上沒(méi)有張力,圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度ω應(yīng)滿足什么條件?
(2)欲使A、B與圓盤(pán)面間不發(fā)生相對(duì)滑動(dòng),則圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)的最大角速度多大?
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】如圖所示,質(zhì)量為m的物體放在水平放置的鋼板C上,與鋼板的動(dòng)摩擦因素為μ。由于受到相對(duì)于地面靜止的光滑導(dǎo)槽A、B的控制, 物體只能沿水平導(dǎo)槽運(yùn)動(dòng),F(xiàn)使鋼板以速度v1 向右勻速運(yùn)動(dòng),同時(shí)用力F拉動(dòng)物體(方向沿導(dǎo)槽方向)使物體以速度v2 沿導(dǎo)槽勻速運(yùn)動(dòng),下列判斷正確是( )
A. v2 越大,F(xiàn)越大
B. v1 越大,F(xiàn)越大
C. F與v1 和v2 無(wú)關(guān)
D. 與地面的動(dòng)摩擦力與v1 和v2 無(wú)關(guān)
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】如圖所示,兩平行金屬板A、B長(zhǎng)L=8cm,兩板間距離d=8cm,A板比B板電勢(shì)高300V。一帶正電的粒子電荷量,質(zhì)量,沿電場(chǎng)中心線RO垂直電場(chǎng)線飛入電場(chǎng),初速度,粒子飛出平行板電場(chǎng)后經(jīng)過(guò)界面MN、PS間的無(wú)電場(chǎng)區(qū)域后,進(jìn)入固定在O點(diǎn)的點(diǎn)電荷Q形成的電場(chǎng)區(qū)域,(設(shè)界面PS右邊點(diǎn)電荷的電場(chǎng)分布不受界面的影響)。已知兩界面MN、PS相距為,D是中心線RO與界面PS的交點(diǎn),O點(diǎn)在中心線上,距離界面PS為,粒子穿過(guò)界面PS后做圓周運(yùn)動(dòng)最后垂直打在放置于中心線上的熒光屏bc上。靜電力常數(shù),粒子重力忽略不計(jì)。(結(jié)果保留到小數(shù)點(diǎn)后面兩位)
(1)求粒子穿過(guò)界面MN時(shí)偏離中心線RO的距離y;
(2)求粒子到達(dá)PS界面時(shí)離D點(diǎn)的距離Y和速度大小v;
(3)確定點(diǎn)電荷Q的電性并求其電荷量的大。
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