【題目】如圖，足夠長(zhǎng)的豎直光滑直桿固定在地面上，底部套有一個(gè)小環(huán)。在恒力F作用下，小環(huán)由靜止開(kāi)始向上運(yùn)動(dòng)。F與直桿的夾角為60°，大小為小環(huán)重力的4倍。1s末撤去F。取地面為零勢(shì)能面。（g取10m/s2）求：

（1）1s末小環(huán)的速度大�。�

（2）小環(huán)沿桿向上運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，動(dòng)能等于勢(shì)能的所有位置離地面高度。

【答案】（1）10 m/s（2）h∈[0，5]m

【解析】

（1）對(duì)小環(huán)受力分析，畫(huà)受力示意圖；

選取水平方向和豎直方向?qū)?/span>F正交分解。

在豎直方向上，根據(jù)牛頓第二定律：Fcos60°-mg=ma

且F=4mg

∴ a=g=10 m/s2

∴ v=at=10 m/s

（2）在0~1s內(nèi)：設(shè)任意時(shí)刻小環(huán)離地面的高度為hx時(shí)，速度為vx，

此時(shí)的重力勢(shì)能是EP=mghx，動(dòng)能是。

若要滿足題設(shè)條件

由第（1）問(wèn)可知 vx2=2ahx =2ghx 故滿足

所以在0~1s內(nèi)，小環(huán)上升過(guò)程的任意高度動(dòng)能都等于重力勢(shì)能。

1s末小環(huán)到達(dá)的高度

1s末撤去F之后，小環(huán)繼續(xù)上升過(guò)程中只受到重力作用，只有重力做功，滿足機(jī)械能守恒定律，動(dòng)能減少、重力勢(shì)能增加，故重力勢(shì)能總大于動(dòng)能。

綜上所述，小環(huán)沿桿向上運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，動(dòng)能等于勢(shì)能的所有位置離地面高度h∈[0，5]m.

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】某物理興趣小組圍繞一個(gè)量程為3mA，內(nèi)阻Rg約為100Ω的電流計(jì)G展開(kāi)探究，可供選擇的器材有電阻箱R0，最大阻值為9999.9Ω，滑動(dòng)變阻器甲，最大阻值為10kΩ，滑動(dòng)變阻器乙，最大阻值為2kΩ，電源E1，電動(dòng)勢(shì)為1.5V，內(nèi)阻較小，電源E2，電動(dòng)勢(shì)為9V，內(nèi)阻較�。婚_(kāi)關(guān)2個(gè)，導(dǎo)線若干。

（1）為測(cè)量該電流計(jì)的內(nèi)阻，小明設(shè)計(jì)了如圖a所示電路，實(shí)驗(yàn)步驟如下：

①斷開(kāi)S1和S2；將R調(diào)到最大；

②合上S1調(diào)節(jié)R使G滿偏；

③合上S2，調(diào)節(jié)的值到使G半偏，此時(shí)刻認(rèn)為G的內(nèi)阻Rg=

在上述可供選擇的器材中，為了使測(cè)量盡量精確，滑動(dòng)變阻器應(yīng)該選擇_________（甲或乙）；電源應(yīng)該選_________（E1或E2），在實(shí)驗(yàn)中認(rèn)為電流計(jì)G內(nèi)阻Rg=，此結(jié)果與Rg的真實(shí)值相比_______（偏大、偏小、相等）。

（2）若測(cè)的電流計(jì)G的內(nèi)阻Rg=100Ω，小芳用電源E1、電阻箱R0和電流計(jì)G連接了如圖b所示的電路，在電流計(jì)兩端接上兩個(gè)表筆，設(shè)計(jì)出一個(gè)簡(jiǎn)易的歐姆表，并將表盤(pán)的電流刻度轉(zhuǎn)化為電阻刻度；閉合開(kāi)關(guān)，將兩表筆斷開(kāi)；調(diào)節(jié)電阻箱，使指針指在“3mA”處，此處刻度應(yīng)標(biāo)阻值為_______Ω（選填“0”或“∞”）；再保持電阻箱阻值不變，在兩表筆間接不通阻值的已知電阻找出對(duì)應(yīng)的電流刻度，則“2mA”處對(duì)應(yīng)表筆間電阻阻值為__________Ω。

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】某物理興趣小組圍繞一個(gè)量程為3mA，內(nèi)阻Rg約為100Ω的電流計(jì)G展開(kāi)探究，可供選擇的器材有電阻箱R0，最大阻值為9999.9Ω，滑動(dòng)變阻器甲，最大阻值為10kΩ，滑動(dòng)變阻器乙，最大阻值為2kΩ，電源E1，電動(dòng)勢(shì)為1.5V，內(nèi)阻較小，電源E2，電動(dòng)勢(shì)為9V，內(nèi)阻較�。婚_(kāi)關(guān)2個(gè)，導(dǎo)線若干。

（1）為測(cè)量該電流計(jì)的內(nèi)阻，小明設(shè)計(jì)了如圖a所示電路，實(shí)驗(yàn)步驟如下：

①斷開(kāi)S1和S2；將R調(diào)到最大；

②合上S1調(diào)節(jié)R使G滿偏；

③合上S2，調(diào)節(jié)的值到使G半偏，此時(shí)刻認(rèn)為G的內(nèi)阻Rg=

在上述可供選擇的器材中，為了使測(cè)量盡量精確，滑動(dòng)變阻器應(yīng)該選擇_________（甲或乙）；電源應(yīng)該選_________（E1或E2），在實(shí)驗(yàn)中認(rèn)為電流計(jì)G內(nèi)阻Rg=，此結(jié)果與Rg的真實(shí)值相比_______（偏大、偏小、相等）。

（2）若測(cè)的電流計(jì)G的內(nèi)阻Rg=100Ω，小芳用電源E1、電阻箱R0和電流計(jì)G連接了如圖b所示的電路，在電流計(jì)兩端接上兩個(gè)表筆，設(shè)計(jì)出一個(gè)簡(jiǎn)易的歐姆表，并將表盤(pán)的電流刻度轉(zhuǎn)化為電阻刻度；閉合開(kāi)關(guān)，將兩表筆斷開(kāi)；調(diào)節(jié)電阻箱，使指針指在“3mA”處，此處刻度應(yīng)標(biāo)阻值為_______Ω（選填“0”或“∞”）；再保持電阻箱阻值不變，在兩表筆間接不通阻值的已知電阻找出對(duì)應(yīng)的電流刻度，則“2mA”處對(duì)應(yīng)表筆間電阻阻值為__________Ω。

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】小明對(duì)2B鉛筆芯的導(dǎo)電性能感興趣，他用螺旋測(cè)微器測(cè)得筆芯的直徑如圖1所示，并用伏安法測(cè)量其電阻值。

(1)螺旋測(cè)微器的讀數(shù)為________________mm

(2)請(qǐng)按電流表外接法用筆畫(huà)線代替導(dǎo)線在圖2實(shí)物接線圖中完成余下導(dǎo)線的連接________________。

(3)小明測(cè)量了一段鉛筆芯的電流、電壓數(shù)據(jù)如下表所示。請(qǐng)?jiān)趫D3所示的坐標(biāo)紙上繪出U-I圖線。根據(jù)圖線求得這段鉛筆芯的電阻為________。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】對(duì)于分子動(dòng)理論和物體內(nèi)能的理解，下列說(shuō)法正確的是

A. 溫度高的物體內(nèi)能不一定大，但分子平均動(dòng)能一定大

B. 當(dāng)物體溫度降到時(shí)，物體分子的熱運(yùn)動(dòng)就會(huì)停止

C. 當(dāng)分子間的距離增大時(shí)，分子間作用力就一直減小

D. 當(dāng)分子間作用力表現(xiàn)為斥力時(shí)，分子勢(shì)能隨分子間距離的減小而增大

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖，固定的水平光滑平行軌道左端接有一個(gè)R=2Ω的定值電阻，右端與豎直面內(nèi)的圓弧形光滑金屬軌道NP、N′P′平滑連接于N、N′點(diǎn)，兩圓弧軌道的半徑均為r=0.5m，水平軌道間距L=1m，矩形MNN′M′區(qū)域內(nèi)有豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1T，寬度d=1m。質(zhì)量m=0.2kg，電阻R0=0.5Ω的導(dǎo)體棒ab從水平軌道上距磁場(chǎng)左邊界s處，在水平恒力F的作用下由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)。若導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)過(guò)程中始終與軌道垂直并接觸良好，進(jìn)入磁場(chǎng)后做勻速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)運(yùn)動(dòng)至NN′時(shí)撤去F，導(dǎo)體棒能運(yùn)動(dòng)到的最高點(diǎn)距水平軌道的高度h=1.25m�？諝庾枇Σ挥�(jì)，重力加速度g=10m/s2。求：

（1）力F的大小及s的大小；

（2）若其他條件不變，導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)至MM′時(shí)撤去F，導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)到NN′時(shí)速度為m/s。

①請(qǐng)分析導(dǎo)體棒在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)情況；

②將圓弧軌道補(bǔ)為光滑半圓弧軌道，請(qǐng)分析說(shuō)明導(dǎo)體棒能否運(yùn)動(dòng)到半圓軌道最高點(diǎn)；

③求導(dǎo)體棒在磁場(chǎng)區(qū)域運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，定值電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱。

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】19世紀(jì)末湯姆遜發(fā)現(xiàn)電子以后，美國(guó)物理學(xué)家密立根進(jìn)行了多次試驗(yàn)，通過(guò)分析油滴在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的受力與運(yùn)動(dòng)，比較準(zhǔn)確地測(cè)定了電子的電量。下面我們?cè)诤?jiǎn)化的情況下分析這個(gè)實(shí)驗(yàn)。如圖所示，用噴霧器將油滴噴入電容器的兩塊水平的平行電極板之間時(shí)，油滴經(jīng)噴射后，一般都是帶電的。設(shè)油滴可視為球體，密度為ρ，空氣阻力與油滴半徑平方、與油滴運(yùn)動(dòng)速度成正比。實(shí)驗(yàn)中觀察到，在不加電場(chǎng)的情況下，半徑為r的小油滴1以速度v勻速降落；當(dāng)上下極板間間距為d、加恒定電壓U時(shí)，該油滴以速度0.5 v勻速上升。重力加速度g已知。

（1）此油滴帶什么電？帶電量多大？

（2）當(dāng)保持極板間電壓不變而把極板間距增大到2d，發(fā)現(xiàn)此油滴以另一速度v1勻速下落，求v1與v的比值。

（3）維持極板間距離為d， 維持電壓U不變， 觀察到另外一個(gè)油滴2， 半徑仍為r，正以速度0.5v勻速下降，求油滴2與油滴1帶電量之比

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】其實(shí)地月系統(tǒng)是雙星模型，為了尋找航天器相對(duì)地球和月球不動(dòng)的位置，科學(xué)家們作出了不懈努力。如圖所示，1767年歐拉推導(dǎo)出、、三個(gè)位置，1772年拉格朗日又推導(dǎo)出、兩個(gè)位置�，F(xiàn)在科學(xué)家把、、、、統(tǒng)稱地月系中的拉格朗日點(diǎn)。中國(guó)嫦娥四號(hào)探測(cè)器成功登陸月球背面，并通過(guò)處于拉朗日區(qū)的嫦娥四號(hào)中繼衛(wèi)星“鵲橋”把信息返回地球，引起眾多師生對(duì)拉格朗日點(diǎn)的熱議。下列說(shuō)法正確的是（ ）

A. 在拉格朗日點(diǎn)航天器的受力不再遵循萬(wàn)有引力定律

B. 在不同的拉格朗日點(diǎn)航天器隨地月系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)的周期均相同

C. 嫦娥四號(hào)中繼衛(wèi)星“鵲橋”應(yīng)選擇點(diǎn)開(kāi)展工程任務(wù)實(shí)驗(yàn)

D. 嫦娥四號(hào)中繼衛(wèi)星“鵲橋”應(yīng)選擇點(diǎn)開(kāi)展工程任務(wù)實(shí)驗(yàn)

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

【題目】如圖所示，A、B是構(gòu)成平行板電容器的兩金屬極板，當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合時(shí)，在P點(diǎn)處有一個(gè)帶電液滴處于靜止?fàn)顟B(tài)．現(xiàn)將開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)后，再將A、B板分別沿水平方向向左、右平移一小段距離，此過(guò)程中下列說(shuō)法正確的是(　　)

A. 電容器的電容增加

B. 電阻R中有電流流過(guò)

C. 兩極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度不變

D. 若帶電液滴仍在P點(diǎn)其電勢(shì)能減小

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊(cè)答案