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如图所示的试管内封有一定质量的气体,静止时气柱长为L0,大气压强为P0,当试管绕竖直轴以角速度ω在水平面匀速转动时气柱长变为L,其他尺寸如图2-6所示,求转动时的气体压强.(设温度不变,管截面积为S,水银密度为ρ)
选取水银柱为研究对象,转动所需向心力由液柱两侧气体压力差提供,
根据牛顿第二定律,则有:
F=(P-P0)S=mω2RS
而m=ρL1S.
由几何关系,则有R=L2+(L0-L)+
L1
2

因此P=P0L1ω2(L2+L0-L+
L1
2
)

答:转动时的气体压强P=P0L1ω2(L2+L0-L+
L1
2
)
练习册系列答案
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科目:高中物理 来源:不详 题型:多选题

“飞车走壁”是一种传统的杂技艺术,演员骑车在倾角很大的桶面上做圆周运动而不掉下来.如图所示,已知桶壁的倾角为θ,车和人的总质量为m,做圆周运动的半径为r,若使演员骑车做圆周运动时不受桶壁的摩擦力,下列说法正确的是(  )
A.人和车的速度为
grtanθ
B.人和车的速度为
grsinθ
C.桶面对车的弹力为
mg
cosθ
D.桶面对车的弹力为
mg
sinθ

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科目:高中物理 来源:不详 题型:问答题

如图所示,AB为竖直转轴,细绳AC和BC的结点C系一质量为m的小球,两绳能承担的最大拉力均为2mg.当AC和BC均拉直时∠ABC=90°,∠ACB=53°,BC=1m.竖直轴AB匀速转动,C球在水平面内做匀速圆周运动.求:
(1)要使两条细绳都拉直,C球的线速度至少多大?
(2)当C球的线速度增大时,AC和BC哪条绳先断?当其中一条绳刚要断时,C球的线速度多大?(g=10m/s2,sin53°=0.8,cos53°=0.6)

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科目:高中物理 来源:不详 题型:填空题

质量为m、带电量为+q的小球用一绝缘细线悬于O点,开始时它在A、B之间来回摆动,OA、OB与竖直方向OC的夹角为θ(如图所示).
(1)如果当它摆到B点时突然施加一竖直向上的、大小为E=
mg
q
的匀强电场,则此时线中的拉力T1=______;
(2)如果这一电场是在小球从A点摆到最低点C时突然加上去的,则当小球运动到B点时线的拉力T2=______.

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科目:高中物理 来源:不详 题型:问答题

如图所示,质量为m=1kg的小球用线长l=1m的细线拴住,细绳上端固定在O点,当小球从图示M点释放后摆到悬点O的正下方N点时,细线恰好被拉断,此后小球刚好能无碰撞地从置于地面上倾角为45°的斜面滑下,已知斜面高度h=0.4m,斜面左端离O点正下方的P点水平距离S=0.4m,不计空气阻力,求:
(1)N点距离地面的高度H;
(2)细绳能承受的最大拉力.

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科目:高中物理 来源:不详 题型:问答题

山东电视台“快乐向前冲”节目的场地设施如图所示,AB为水平直轨道,上面安装有电动悬挂器,可以载人运动,水面上漂浮着一个半径为R、角速度为ω、铺有海绵垫的转盘,转盘的轴心离平台的水平距离为L,平台边缘与转盘平面的高度差为H.选手抓住悬挂器可以在电动机的带动下,从A点下方的平台边缘处沿水平方向做初速度为零、加速度为a的匀加速直线运动.选手必须作好判断,在合适的位置释放,才能顺利落在转盘上.设选手的质量为m(不计身高),他与转盘间的最大静摩擦力为fm,重力加速度为g.
(1)假设选手落到转盘上相对转盘速度立即变为零,为保证他落在任何位置都不会被甩下转盘,转盘的角速度ω应限制在什么范围?
(2)若已知H=5m,L=8m,a=2m/s2,g=10m/s2,且选手从某处C点释放能恰好落到转盘的圆心上,则他从平台出发至落到转盘上所用时间?

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科目:高中物理 来源:不详 题型:问答题

如图所示,在光滑水平面上竖直固定一半径为R=0.5m的光滑半圆槽轨道,其底端恰与水平面相切.质量为m的小球以大小为v0=5m/s的初速度经半圆槽轨道最低点B滚上半圆槽,小球恰能通过最高点C后落回到水平面上的A点.(不计空气阻力,重力加速度为g)求:
(1)小球通过B点时对半圆槽的压力大小;
(2)AB两点间的距离.

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科目:高中物理 来源:不详 题型:多选题

用最大拉力相同的两绳各拴一质量相同的物体在光滑水平面内做匀速圆周运动,则(  )
A.两小球线速度相同时,长线易断
B.两小球线速度相同时,短线易断
C.两小球角速度相同时,长线易断
D.两小球角速度相同时,短线易断

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科目:高中物理 来源:不详 题型:问答题

如图一绳系一球在光滑的桌面上做匀速圆周运动.小球质量m=1kg,绳长为L=0.1m,当角速度为ω=20rad/s,绳恰好断开,则:
(1)绳子的最大拉力为多大?
(2)绳断开后,小球在桌面上的运动速度?
(3)若桌子高为5m,小球离开桌子后运动的时间及落地点离下落边缘的水平距离?

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