【題目】物理學習興趣小組的同學在驗證動能定理實驗時找到了打點計時器及所用的學生電源、導線、復寫紙、紙帶、小車、沙桶和細沙、長木板及滑輪,他們組裝了一套如圖所示的裝置。當小車連接上紙帶,用細線通過滑輪掛上空的小沙桶時,釋放小桶, 小車處于靜止狀態(tài)。若你是小組中的一位成員,要完成該項實驗,則:
(1)你認為還需要的實驗器材有__________________;
(2)實驗時為了保證小車受到的合力與沙桶的總重力大小基本相等,沙和沙桶的總質(zhì)量應(yīng)滿足的實驗條件是______________;實驗時首先要做的步驟是____________。
(3)在(2)的基礎(chǔ)上, 興趣小組的同學用天平稱量小車的質(zhì)量為M,往沙桶中裝入適量的細沙,用天平稱出此時沙和沙桶的總質(zhì)量為m, 然后讓沙桶帶動小車加速運動.用打點計時器記錄其運動情況,在打點計時器打出的紙帶上取兩點,測出這兩點的間距L和這兩點的速度大小v1與v2(v1<v2).則本實驗最終要驗證的數(shù)學表達式為________(用題中的字母表示實驗中測量得到的物理量)
【答案】天平和刻度尺 遠小于滑塊的質(zhì)量 平衡摩擦力 mgL=Mv22-Mv12
【解析】
(1)實驗還需要的實驗器材有:天平和刻度尺;
(2)沙和沙桶加速下滑,處于失重狀態(tài),其對細線的拉力小于重力,設(shè)拉力為T,根據(jù)牛頓第二定律,對沙和沙桶,有:mg-T=ma;對滑塊,有:T=Ma;解得:T=mg,故當M>>m時,有T≈mg;滑塊下滑時受到重力、細線的拉力、支持力和摩擦力,要使拉力等于合力,則應(yīng)該用重力的下滑分量來平衡摩擦力,故可以將長木板的一段墊高;
(2)總功為:mgL;動能增加量為:
因此最終要驗證的數(shù)學表達式為:mgL=.
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【題目】2018年是中國航天里程碑式的高速發(fā)展年,是屬于中國航天的“超級2018”。例如,我國將進行北斗組網(wǎng)衛(wèi)星的高密度發(fā)射,全年發(fā)射18顆北斗三號衛(wèi)星,為“一帶一路”沿線及周邊國家提供服務(wù)。北斗三號衛(wèi)星導航系統(tǒng)由靜止軌道衛(wèi)星(同步衛(wèi)星)、中軌道衛(wèi)星和傾斜同步衛(wèi)星組成。圖為其中一顆靜止軌道衛(wèi)星繞地球飛行的示意圖。已知該衛(wèi)星做勻速圓周運動的周期為T,地球質(zhì)量為M、半徑為R,引力常量為G。
(1)求靜止軌道衛(wèi)星的角速度ω;
(2)求靜止軌道衛(wèi)星距離地面的高度h1;
(3)北斗系統(tǒng)中的傾斜同步衛(wèi)星,其運轉(zhuǎn)軌道面與地球赤道面有一定夾角,它的周期也是T,距離地面的高度為h2。視地球為質(zhì)量分布均勻的正球體,請比較h1和h2的大小,并說出你的理由。
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【題目】我國在軌運行的氣象類衛(wèi)星有兩類,一類是極地軌道衛(wèi)星,如“風云一號”,繞地球做勻速圓周運動的周期為12h,另一類是地球同步軌道衛(wèi)星,如“風云2號”,運行周期為24h,下列說法正確的是( )
A. 風云1號的線速度大于風云2號的線速度
B. 風云1號的向心加速度小于風云2號的向心加速度
C. 風云1號的發(fā)射速度大于風云2號的發(fā)射速度
D. 風云1號、風云2號相對地面均靜止
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【題目】如圖1所示,光滑的平行豎直金屬導軌AB、CD相距L,在A、C之間接一個阻值為R的電阻,在兩導軌間abcd矩形區(qū)域內(nèi)有垂直導軌平面豎直向上、寬為5d的勻強磁場,磁感應(yīng)強度為B,一質(zhì)量為m、電阻為r、長度也剛好為L的導體棒放在磁場下邊界ab上(與ab邊重合),.現(xiàn)用一個豎直向上的力F拉導體棒,使它由靜止開始運動,已知導體棒離開磁場前已開始做勻速直線運動,導體棒與導軌始終垂直且保持良好接觸,導軌電阻不計,F隨導體棒與初始位置的距離x變化的情況如圖2所示,下列判斷正確的是( )
A. 導體棒經(jīng)過磁場的過程中,通過電阻R的電荷量為
B. 導體棒離開磁場時速度大小為
C. 離開磁場時導體棒兩端電壓為
D. 導體棒經(jīng)過磁場的過程中,電阻R產(chǎn)生焦耳熱為
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【題目】如圖所示為兩級皮帶傳動裝置,轉(zhuǎn)動時皮帶均不打滑,中間兩個輪子是固定在一起的,輪1的半徑和輪2的半徑相同,輪3的半徑和輪4的半徑相同,且為輪1和輪2半徑的一半,則輪1邊緣的a點和輪4邊緣的c點相比( )
A. 線速度之比為1∶2
B. 角速度之比為4∶1
C. 向心加速度之比為8∶1
D. 向心加速度之比為1∶8
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【題目】圖(甲)為小型旋轉(zhuǎn)電樞式交流發(fā)電機的原理圖,其矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的固定軸OO′勻速轉(zhuǎn)動,線圈的匝數(shù)n=100、電阻r=10Ω,線圈的兩端經(jīng)集流環(huán)與電阻R連接,電阻R=90 Ω,與R并聯(lián)的交流電壓表為理想電表. 在t=0時刻,線圈平面與磁場方向平行,穿過每匝線圈的磁通量F隨時間t按圖(乙)所示正弦規(guī)律變化.求:
(1)交流發(fā)電機產(chǎn)生的電動勢的最大值;
(2)電路中交流電壓表的示數(shù);
(3)線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過900的過程中通過 電阻R的電量q.
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【題目】“三號衛(wèi)星”的工作軌道為地球同步軌道,離地高度為h,設(shè)地球半徑為R,則關(guān)于地球赤道上靜止的物體、地球近地環(huán)繞衛(wèi)星和“三號衛(wèi)星”的有關(guān)物理量下列說法中正確的是
A. 赤道上物體與“三號衛(wèi)星”的線速度之比為
B. 近地衛(wèi)星與“三號衛(wèi)星”的角速度之比為
C. 近地衛(wèi)星與“三號衛(wèi)星”的周期之比為
D. 赤道上物體與“三號衛(wèi)星”的向心加速度之比為
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【題目】如圖甲所示,豎直平面內(nèi)的光滑軌道由傾斜直軌道AB和圓軌道BCD組成,AB和BCD相切于B點,CD連線是圓軌道豎直方向的直徑(C,D為圓軌道的最低點和最高點),且∠BOC=θ=37°,圓軌道直徑d為0.4m.可視為質(zhì)點質(zhì)量m為0.1kg的小滑塊從軌道AB上高H處的某點由靜止滑下,(已知sin37°=0.6,cos37°=0.8):求
(1)小滑塊從某處靜止開始下滑,求剛好能通過圓軌道最高點D的高度H;
(2)若用力傳感器測出滑塊經(jīng)過圓軌道最高點D時對軌道的壓力為F,請在如圖乙中繪制出壓力F與高度H的關(guān)系圖象.
(3)通過計算判斷是否存在某個H值,使得滑塊經(jīng)過最高點D后能直接落到直軌道AB上與圓心等高的點.
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【題目】如圖所示,在光滑水平面上靜止有一木板A,在木板的左端靜止有一物塊B,物塊的質(zhì)量為m,木板的質(zhì)量為2m,現(xiàn)給木板A和物塊B同時施加向左和向右的恒力F1、F2,當F1=0.5mg、F2=mg時,物塊和木板剛好不發(fā)生相對滑動,且物塊和木板一起向右做勻加速運動,物塊的大小忽略不計。
(1)求物塊和木板間的動摩擦因數(shù);
(2)若將F2增大為2mg,F1不變,已知木板的長度為L,求物塊從木板的左端運動到右端的時間。
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