【题目】如图所示,在光滑水平桌面EAB上有质量为m=2 kg的小球P和质量为M=1 kg的小球Q,P、Q之间压缩一轻弹簧(轻弹簧与两小球不拴接),桌面边缘E处放置一质量也为M=1 kg的橡皮泥球S,在B处固定一与水平桌面相切的光滑竖直半圆形轨道。释放被压缩的轻弹簧,P、Q两小球被轻弹簧弹出,小球P与弹簧分离后进入半圆形轨道,恰好能够通过半圆形轨道的最高点C;小球Q与弹簧分离后与桌面边缘的橡皮泥球S碰撞后合为一体飞出,落在水平地面上的D点。已知水平桌面高为h=0.2 m,D点到桌面边缘的水平距离为x=0.2 m,重力加速度为g=10 m/s2,求:
(1)小球P经过半圆形轨道最低点B时对轨道的压力大小NB′;
(2)小球Q与橡皮泥球S碰撞前瞬间的速度大小vQ;
(3)被压缩的轻弹簧的弹性势能Ep。
【答案】(1)120N (2)2 m/s (3)3 J
【解析】
(1)小球P恰好能通过半圆形轨道的最高点C,则有
mg=m
解得
vC=
对于小球P,从B→C,由动能定理有
解得
vB=
在B点有
NB-mg=m
解得
NB=6mg=120 N
由牛顿第三定律有
NB′=NB=120 N
(2)设Q与S做平抛运动的初速度大小为v,所用时间为t,根据公式h=gt2,得
t=0.2 s
根据公式x=vt,得
v=1 m/s
碰撞前后Q和S组成的系统动量守恒,
则有
MvQ=2Mv
解得
vQ=2 m/s
(3)P、Q和弹簧组成的系统动量守恒,
则有
mvP=MvQ
解得
vP=1 m/s
对P、Q和弹簧组成的系统,由能量守恒定律有
解得
Ep=3 J
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【题目】在一个水平面上建立x轴,在过原点O垂直于x轴的平面的右侧空间有一个匀强电场,电场强度大小E=6.0×105 N/C,方向与x轴正方向相同。在O处放一个电荷量q=-5.0×10-8 C,质量m=1.0×10-2 kg的绝缘物块。物块与水平面间的动摩擦因数μ=0.20,沿x轴正方向给物块一个初速度v0=2.0 m/s,如图所示。g取10m/s2,求物块最终停止时的位置。
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【题目】一同学用如图所示实验装置打点计时器、纸带图中未画出,探究在水平固定的长木板上物体加速度随着外力的变化的关系,实验过程中小明用不同的重物P分别挂在光滑的轻质动滑轮上,使平行于长木板的细线拉动长木板上的物体,由静止开始加速运动纸带与打点计时器之间阻力及空气阻力可忽略,实验后进行数据处理,分别得到了物体A、B的加速度a与轻质弹簧秤弹力F的关系图象分别如图中的A、B所示.
由图甲判断下列说法正确的是______.
A.轻质弹簧秤弹力F即为物体A、B受到的合外力
B.实验时应先接通打点计时器电源后释放物体
C.实验中重物P的质量应远小于物体的质量
D.弹簧秤的读数始终为重物P的重力的一半
实验发现图象不过坐标原点,该同学仔细分析了图乙中两条线不重合的原因,得出结论:两个物体的质量不等,且______填“大于”“等于”或“小于”;两物体与木板之间动摩擦因数______填“大于”“等于”或“小于”.
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【题目】冬奥会四金得主王濛于2014年1月13日亮相全国短道速滑联赛总决赛。她领衔的中国女队在混合3 000米接力比赛中表现抢眼。如图所示,ACD是一滑雪场示意图,其中AC是长L=8 m、倾角θ=37°的斜坡,CD段是与斜坡平滑连接的水平面。人从A点由静止下滑,经过C点时速度大小不变,又在水平面上滑行一段距离后停下。人与接触面间的动摩擦因数均为μ=0.25,不计空气阻力,取g=10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,求:
(1)人从斜坡顶端A滑至底端C所用的时间
(2)人在离C点多远处停下
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【题目】某同学通过下述实验验证力的平行四边形定则。 实验步骤:
①将弹簧秤固定在贴有白纸的竖直木板上,使其轴线沿竖直方向。
②如图甲所示,将环形橡皮筋一端挂弹簧秤的秤钩上,另一端用圆珠笔尖竖直向下拉,直到弹簧秤示数为某一设定值时,将橡皮筋两端的位置标记为O1、O2,记录弹簧秤的示数F,测量并记录O1、O2间的距离(即橡皮筋的长度l)。每次将弹簧秤示数改变0.50 N,测出所对应的l,部分数据如下表所示:
③找出②中F=2.50 N时橡皮筋两端的位置,重新标记为O、O′,橡皮筋的拉力记为FOO′。
④在秤钩上涂抹少许润滑油,将橡皮筋搭在秤钩上,如图乙所示。用两圆珠笔尖成适当角度同时拉橡皮筋的两端,使秤钩的下端达到O点,将两笔尖的位置标记为A、B,橡皮筋OA段的拉力记为FOA,OB段的拉力记为FOB。
完成下列作图和填空:
(1)利用表中数据在图丙中画出 图线_______,根据图线求得l0=______cm。
(2)测得OA=6.00 cm,OB=7.60 cm,则FOA的大小为________N。
(3)在图丁中根据给出的标度,作出FOA和FOB的合力F′的图示________。
(4)通过比较F′与________的大小和方向,即可得出实验结论。
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【题目】某同学设计了如图所示的装置来探究加速度与力的关系.弹簧秤固定在一合适的木板上,桌面的右边缘固定一支表面光滑的铅笔以代替定滑轮,细绳的两端分别于弹簧秤的挂钩和矿泉水瓶连接.在桌面上画出两条平行线、,并测出间距开始时讲模板置于处,现缓慢向瓶中加水,直到木板刚刚开始运动为止,记下弹簧秤的示数,以此表示滑动摩擦力的大小.再将木板放回原处并按住,继续向瓶中加水后,记下弹簧秤的示数,然后释放木板,并用秒表记下木板运动到处的时间.
①木板的加速度可以用、表示为=______________;为了减小测量加速度的偶然误差可以采用的方法是(一种即可)_________.
②改变瓶中水的质量重复实验,确定加速度a与弹簧秤示数的关系.下列图象能表示该同学实验结果的是_________________.
a.b. c.d.
③用加水的方法改变拉力的大小与挂钩码的方法相比,它的优点是____________________.
a.可以改变滑动摩擦力的大小
b.可以更方便地获取多组实验数据
c.可以比较精确地测出摩擦力的大小
d.可以获得更大的加速度以提高实验精度
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【题目】如图甲所示,水平放置的平行金属导轨左端连接一个平行板电容器C和一个定值电阻R,导体棒MN放在导轨上且接触良好。装置放于垂直导轨平面的磁场中,磁感应强度B的变化情况如图乙所示(垂直纸面向上为正),MN始终保持静止。不计电容器充电时间,则在0~t2时间内,下列说法正确的是( )
A.电阻R两端的电压大小始终不变
B.电容C的a板先带正电后带负电
C.MN棒所受安培力的大小始终不变
D.MN棒所受安培力的方向先向右后向左
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【题目】如图所示,水平放置的两平行金属板间存在相互垂直的匀强磁场和匀强电场,磁场的磁感应强度为B1,方向与纸面垂直,电场的场强E=2.0×105V/m,方向竖直向下,PQ为板间中线。紧靠平行板右侧边缘建立平面直角坐标系xOy,在第一象限内,存在着以AO为理想边界的两个匀强磁场区域,方向如图所示,磁感应强度B2=B3=0.6T,AO和y轴间的夹角=30°。一束带负电的粒子,质量不同,带电量q=2.5×10-8C,以v=5×105m/s的水平速度从P点射入板间,沿PQ做直线运动,穿出平行板区域后从y轴上坐标为(0,0.3m)的Q点垂直于y轴射入磁场区域。(粒子的重力不计)
(1)求磁感应强度B1的大小和方向;
(2)若粒子不能穿过AO边界,试确定其质量m应满足的条件;
(3)若m=9.0×10-15kg,求粒子从Q点进入磁场区域开始至第n次通过AO边界时的位置到原点O的距离和该过程经历的时间。(结果可保留π)
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【题目】在竖直平面内有水平向右、电场强度为的匀强电场。在场中有一根长L=2m的绝缘细线,一端固定在O点,另一端系有质量为0. 04kg的带电小球,如图所示,它静止时细线与竖直方向成37°角。现给小球一个初速度让小球恰能绕O点在竖直平面内做圆周运动,取小球在静止时的位置为电势能和重力势能的零点,,,下列说法正确的是( )
A.小球所带电量为
B.小球恰能做圆周运动的动能最小值是0. 5J
C.小球恰能做圆周运动的机械能最小值是1.54J
D.小球恰能做圆周运动的机械能最小值是1. 78J
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