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【题目】如图所示,一根均匀圆形直轻杆AC由粗细不同两段AB10mBC2m组成,其中,AB段粗糙、BC段光滑,直轻杆AC垂直地固定在一块倾角为37°的楔形弹性斜面体上,弹性斜面体放在粗糙的水平面上,现有一质量为m2kg、孔径略大于直杆直径的圆环P,在沿杆向上的恒力F的作用下,从直轻杆AC的底端由静止开始沿杆向上运动,圆环P与杆间的动摩擦因数为0.1,当圆环P刚运动到B点时恒力F突然撤去,圆环刚好能到达顶端C,然后,再沿直轻杆下滑,环在整个运动过程中,弹性斜面体始终静止不动。重力加速度为g10m/s2sin37°0.6cos37°0.8.求:

1)在圆环P沿杆AB向上运动的过程中,地面对弹性斜面体的摩擦力;

2)恒力F的最大功率;

3)环从开始运动到第二次碰撞弹性斜面体的过程中,系统产生的热量。

【答案】110.32N,方向水平向左 (2115.4W348J

【解析】

(1)环与直轻杆之间的滑动摩擦力大小为 fABμmgcos53°

环对杆的压力 NABmgcos53°

以弹性斜面体为研究对象,在水平方向上有

f0fABcos53°+NABcos37°

由以上两式解得地面对弹性斜面体的摩擦力 f010.32N,方向水平向左。

(2)在圆环从AC的过程中,由动能定理得:

Fx1-mg(x1+x2)sin53°-μmgx1cos53°0

在圆环从BC的过程中,由机械能守恒得:

mgx2sin53°

恒力F的最大功率 PmFvB

联立解得:Pm81.6W≈115.4W

(3)设第一次碰撞前圆环的动能为Ek,由动能定理得:

Fx12μmgx1cos53°Ek

设第一碰撞后向上运动的距离为x,由动能定理得

mgxsin53°μmgxcos53°0Ek

解得:x10.47mx110m

系统产生的热量

Q(μmgcos53°)×x1×4

解得:Q48J.

练习册系列答案
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【题目】在利用自由落体“验证机械能守恒定律”的实验中,

(1)关于本实验,说法正确的是______________

A.选择质量较小的重物,有利于减小误差

B.选择点击清晰且第12两点间距约为2mm的纸带,有利于减小误差

C.先松开纸带后接通电源

D.本实验必须的实验仪器包括铁架台,重物,纸带,打点计时器,天平,秒表等

(2)某同学在“验证机械能守恒定律”实验中得到了如图所示的一条纸带,图中O点为打点计时器打下的第一点,可以看做重物运动的起点,从后面某点起取连续打下的三个点ABC。己知相邻两点间的时间间隔为0.02s,假设重物的质量为1.00kg,则从起点O到打下B 点的过程中,重物动能的增加量 _________J,重力势能的减小量__________J。(保留三位有效数字,重力加速度g9.80m/s2),通过计算发现数值上ΔEP大于ΔEK,其原因是_____________________

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【题目】如图,小球从高处下落到竖直放置的轻弹簧上,那么小球从接触弹簧开始到将弹簧压缩到最短的过程中(弹簧一直保持竖直),下列说法中正确的是

A. 弹簧的弹性势能一直增大

B. 小球的动能先增大后减小

C. 小球的重力势能先增大后减小

D. 小球和弹簧系统的机械能先增大后减小

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【题目】有两个相同材料制成的导体,两导体为上、下面为正方形的柱体,柱体高均为h,大柱体柱截面边长为a,小柱体柱截面边长为b,现将大小柱体串联接在电压U上,已知通过导体电流方向如图,大小为I,则

A. 导体电阻率为

B. 导体电阻率为

C. 大柱体中自由电荷定向移动的速率大于小柱体中自由电荷定向移动的速率

D. 大柱体中自由电荷定向移动的速率等于小柱体中自由电荷定向移动的速率

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【题目】某同学在测定电阻丝材料的电阻率的实验中,所用电阻丝的电阻约为10Ω左右.

(1)如图所示,是该同学用螺旋测微器测得金属丝的直径示意图,由图可读出该金属丝的直径为_____mm

(2)为了测量金属丝Rx的电阻值,实验室备有以下实验器材:

A.电池EE1.5V,内阻为0.5Ω);

B.电流表A1(量程0100mA,内阻为);

C.电流表A2(量程00.6A,内阻为0.2Ω);

D.电阻箱R0(阻值0999.9Ω);

E.待测金属丝Rx

F.开关一个,导线若干,则:

①为了提高实验的精确程度,在实验中电流表应选_____(选填器材编号)。

②某同学把金属丝Rx拉直后,将其两端固定在刻度尺两端的接线柱ab上,在金属丝上夹一个金属夹P,移动金属夹P的位置,就可改变接入电路中金属丝的长度,闭合开头s后,将电阻箱的阻值R0调到合适的位置后不动,以后多次改变金属夹P的位置,得到多组IL的数据,用这多组数据绘制的图象如图所示,图中的纵坐标表示的物理量是_____(国际单位),此时,电阻箱R0阻值为_____Ω,该金属丝的电阻率为_____Ωm(保留两位有效数字).

(3)如果在该实验中,操作、读数、作图及计算等均正确的情况下,那么,由于电流表和电源内阻的存在,会使测量结果_____(选填偏大偏小不变).

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【题目】空间存在着竖直向下的匀强电场E,在水平地面上固定着一倾角为37°的绝缘斜面。一个可视为质点的带电物体A(质量为m、电荷量为+q)恰能沿斜面向下匀速运动,质点所受电场力大小等于重力大小。现将电场方向变为水平向左,场强大小不变,将该物体从斜面顶端由静止释放,同时另一不带电物体B在顶端等高处由静止开始自由下落,不计空气阻力,下列说法正确的是(  )(已知sin37°=0.6cos37°=0.8g10m/s2

A.物体A与斜面间动摩擦因数为

B.物体A沿斜面下滑的加速度为

C.两物体同时落地

D.若将电场方向变为水平向右,仍由静止释放物体A,其受到静摩擦力沿斜面向下,大小为

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【题目】嫦娥五号探测器是由中国空间技术研究院研制的中国首个实施无人月面取样返回的航天器。假设嫦娥五号在着陆月球表面前,绕月球做圆周运动,其轨道半径为月球半径的倍,地球的质量和半径分别为月球质量和半径的b倍、c倍,已知地球的第一宇宙速度为,则下列说法正确的是(  )

A.嫦娥五号的发射速度小于

B.地球表面重力加速度为月球表面重力加速度的

C.月球第一宇宙速度大小为

D.嫦娥五号的环绕速度为

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【题目】如下图所示,两木块的质量分别为m1m2,两轻质弹簧的劲度系数分别为k1k2,上面木块压在上面弹簧上(但不拴接),整个系统处于平衡状态.现缓慢向上提上面的木块,直到它刚离开上面的弹簧.在这个过程中,下面木块移动的距离为(  )

A. B. C. D.

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【题目】一小球从地面竖直上抛,后又落回地面,小球运动过程中所受空气阻力与速度成正比,取竖直向上为正方向下列关于小球运动的速度v、加速度a、位移s、机械能E随时间t变化的图象中,可能正确的有(  )

A. B. C. D.

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