练习册

  • 练习册
  • 试题
    精英家教网 > 高中物理 > 题目详情
    3．如图一个水平放置的圆盘边缘系一根劲度系数k=5N/cm，原长l=4cm的轻弹簧，弹簧的下端拴着一个质量为m=400g的小球，圆盘的半径r=4.5cm，圆盘绕中心竖直固定轴匀速转动时小球随着一起绕中心竖直轴匀速转动，不计空气阻力，稳定后弹簧长度保持不变且与竖直方向成θ=37°角：（g取10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8）求：
    （1）稳定后弹簧长度l；
    （2）稳定后圆盘匀速转动的角速度ω．

    分析 对小球受力分析，画出受力分析图，根据几何关系结合胡克定律求出弹簧的长度，小球随着一起转动时在水平面内做匀速圆周运动，由重力和弹簧弹力的合力提供向心力，根据牛顿第二定律求解角速度．

    解答 解：（1）小球受到重力、弹簧的弹力，合力提供向心力，受力示意图如图所示：
    根据几何关系得：
    cos37$°=\frac{mg}{{F}_{弹}}$
    解得：${F}_{弹}=\frac{0.4×10}{0.8}=5N$，
    则弹簧的伸长量为$△x=\frac{{F}_{弹}}{k}=\frac{5N}{5N/cm}=1cm$，
    所以稳定后弹簧长度l=1+4cm=5cm
    （2）以小球为研究对象，由题可知，小球在水平面内做匀速圆周运动，半径为R=Lsinθ+r，由重力和弹簧弹力的合力提供向心力，
    由牛顿第二定律得
       mgtanθ=mω2R
    又  R=lsinθ+r
    解得：ω=$\sqrt{\frac{gtanθ}{lsinθ+r}}=\sqrt{\frac{10×0.75}{0.05×0.6+0.045}}$=10rad/s
    答：（1）稳定后弹簧长度l为5cm；
    （2）稳定后圆盘匀速转动的角速度为10rad/s．

    点评 本题是圆锥摆问题，容易出错的地方是圆周运动半径的确定，不等于弹簧的长度，也不等于Lsinθ，是轨迹圆的半径，由几何知识确定．

    练习册系列答案
    年级 高中课程 年级 初中课程
    高一 高一免费课程推荐！ 初一 初一免费课程推荐！
    高二 高二免费课程推荐！ 初二 初二免费课程推荐！
    高三 高三免费课程推荐！ 初三 初三免费课程推荐！
    相关习题

    科目：高中物理 来源： 题型：解答题

    13．如图所示，平行板电容器竖直放置在水平绝缘地板上，一个带电质点质量为m=0.10×10-3kg，电荷量为q=-2.0×10-4C，从电容器中心线上某点由静止开始自由下落，下落了h1=0.80m后进入匀强电场，又下落了h2=1.0m后到达水平绝缘地板．落地点在两板中心O点左侧s=20cm处（未碰板）．g取10m/s2．求：
    （1）带电质点在空中运动的时间；
    （2）电容器中匀强电场的场强E的大小和方向．

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：解答题

    14．如图所示，质量M=8kg的小车放在光滑的水平面上，在小车右端加一水平恒力F=8N，当小车向右运动的速度达到1.5m/s时，在小车前端轻轻放上一个大小不计、质量m=2kg的小物块，物块与小车间的动摩擦因数μ=0.2，物块始终没有离开小车，g取10m/s2．求：
    （1）小物块没放在小车上，小车速度达到1.5m/s所需要的时间；
    （2）小物块在小车上滑动的时间；
    （3）要使物块始终没有离开小车，小车至少多长？

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：解答题

    11．如图所示，固定的绝热气缸内有一质量为m的“T”型绝热活塞（体积可忽略），
    距气缸底部h0处连接一U形管（管内气体的体积忽略不计）．初始时，封闭气体温度为T0，活塞距离气缸底部为1.5h0，两边水银柱存在高度差．已知水银的密度为ρ，大气压强为p0，气缸横截面积为S，活塞竖直部分长为1.2h0，重力加速度为g．求：
    ①初始时，水银柱两液面高度差．
    ②通过制冷装置缓慢降低气体温度，当温度为多少时两水银面相平．

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：解答题

    18．如图所示，半径为R的光滑半圆形轨道ABC在竖直平面内，与水平轨道CD相切于C点，D端有一被锁定的轻质压缩弹簧，弹簧左端连接在固定的挡板上，弹簧右端Q到C点的距离为2R．质量为m的滑块（视为质点）从轨道上的P点由静止滑下，刚好能运动到Q点，并能触发弹簧解除锁定，然后滑块被弹回，滑块在到达C点之前已经脱离弹簧，且刚好能通过圆轨道的最高点A．已知∠POC=60°，求：
    （1）滑块第一次滑至圆形轨道最低点C时对轨道压力的大小；
    （2）滑块与水平轨道间的动摩擦因数μ；
    （3）弹簧被锁定时具有的弹性势能EP．

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：解答题

    8．如图所示，光滑固定斜面上有质量为m，长度为s的长木板A，长木板A上同样有物块B，B的质量为2m，斜面倾角θ=37°，斜面足够长，给物块B上加一沿斜面向上、大小等于3mg的拉力F，A、B间刚好不发生滑动，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，已知sin37°=$\frac{3}{5}$，cos37°=$\frac{4}{5}$，求：
    （1）A，B间的动摩擦因数；
    （2）若F=4mg，则当物块B从木板的一端滑到另一端时，所用的时间；
    （3）第（2）问中，物块从木板的一端滑到另一端的过程中，拉力F所做的功．

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：解答题

    15．有一质量为2kg的物体，用细绳OA悬于O点，OA绳能承受的最大张力为40N，现用另一绳结于P点，并从图示位置水平缓慢拉动，要是OP不断裂（g取10m/s2），问：
    （1）在水平缓慢拉动的过程中，水平拉力的大小怎样变化？
    （2）当物体达到最高点时，水平绳的拉力为多少？OP绳偏离竖直方向的最大角度时多少？

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：多选题

    12．关于物理学史和物理学方法，下列说法正确的是（　　）
    A．笛卡尔对牛顿第一定律的建立作出了贡献
    B．牛顿最早指出力不是维持物体运动的原因
    C．研究直线运动时，质点是我们建立的理想化模型
    D．实验“探究加速度与力、质量的关系”中用到了控制变量法

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：选择题

    13．图中的实线表示电场线，虚线表不只受电场力作用的带电粒子的运动轨迹．粒子先经过M点，再经过N点．可以判定（　　）
    A．M点的电势高于N点的电势
    B．M点的电势低于N点的电势
    C．粒子存M点受到的电场力大于在N点受到的电场力
    D．从M到N，粒子的电势能在增加

    查看答案和解析>>

    同步练习册答案