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【题目】如图所示,左侧竖直墙面上固定不计为R=0.3m的光滑半圆环,右侧竖直墙面上与圆环的圆心O等高处固定一光滑直杆。质量为ma=2kg的小球a套在半圆环上,质量为mb=1kg的滑块b套在直杆上,二者之间用长为l=0.4m的轻杆通过两铰链连接。现将a从圆环的最高处由静止释放,使a沿圆环自由下滑,不计一切摩擦,ab均视为质点,重力加速度g=10m/s2。求:

(1)小球a滑到与圆心O等高的P点时速度的大小;

(2)小球aP点下滑至杆与圆环相切的Q点的过程中,杆对滑块b做的功;

(3)小球aP点下滑至杆与圆环相切的Q点时,小球a与滑块b的速度之比.

【答案】(1)(2)(3)0.8.

【解析】

(1) a滑到与O同高度P点时,a的速度v沿圆环切线向下,b的速度为零,由机械能守恒定律可得

解得

代入数据解得

(2) (3)杆与圆相切时,如图所示,a的速度沿杆方向,设此时b的速度为vb,根据杆不可伸长和缩短,有

va=vbcosθ

由几何关系可得

解得

在图中,球a下降的高度 h=Rcosθab系统机械能守恒,则有

对滑块b,由动能定理得

解得

练习册系列答案
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科目:高中物理 来源: 题型:

【题目】如图所示,空间存在竖直向下的匀强磁场,磁感应强度B0.5T.在匀强磁场区域内,有一对光滑平行金属导轨,处于同一水平面内,导轨足够长,导轨间距L1m,电阻可忽略不计。质量均为mlkg,电阻均为R2.的金属导体棒MNPQ垂直放置于导轨上,且与导轨接触良好。先将PQ暂时锁定,金属棒MN在垂直于棒的拉力F作用下,由静止开始以加速度a0.4m/s2向右做匀加速直线运动,5s后保持拉力F的功率不变,直到棒以最大速度vm做匀速直线运动.

(1)求棒MN的最大速度vm

(2)当棒MN达到最大速度vm时,解除PQ锁定,同时撤去拉力F,两棒最终均匀速运动.求解除PQ棒锁定后,到两棒最终匀速运动的过程中,电路中产生的总焦耳热.

(3)若PQ始终不解除锁定,当棒MN达到最大速度vm时,撤去拉力F,棒MN继续运动多远后停下来?(运算结果可用根式表示)

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科目:高中物理 来源: 题型:

【题目】1)某同学设计了如图所示的装置来探究牛顿第二定律,实验时将拉力传感器固定在水平放置的木板上,与细线相连,细线绕过定滑轮与水瓶相连,调节滑轮的高度,使细线平行于桌面。已知木板与桌面间的滑动摩擦力等于最大静摩擦力。

①将质量为m0的木板右端移至与标识线MN对齐,在水瓶中加水直到木板刚要滑动时计下此时传感器的示数F0,再加一定量的水,当拉力传感器示数为F1时释放木板,记录木板右端运动到与MN间距为LPQ处所用时间t,为减小误差,多次测量取时间的平均值t,由此可知木板运动的加速度a=________

②改变瓶中水的质量重复实验,确定加速度a与拉力传感器示数F1的关系。下列图像能表示该同学实验结果的是________

③在保持m0一定的情况下,通过改变水瓶中水的质量来改变外力,与用钩码拉动小车相比较,其优点是________

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滑动摩擦力的大小

D.可以获得更大的加速度以提高实验精度

④保持水瓶中水的质量一定时,通过在木板上叠放重物来改变其质量,这种情况下________(不能”)探究am0的关系。

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科目:高中物理 来源: 题型:

【题目】如图所示,PQ为水平面内带等量同种正电的固定点电荷,MNPQ连线竖直方向上的垂直平分线上的两点,且MN关于PQ连线对称。一个带负电的粒子,在M点以一定的初速度射出,若粒子仅受电场力的作用,则下列说法正确的是(  )

A.若粒子沿中垂线向下射出,粒子在N点的速度大小与在M点的速度大小相等

B.若粒子沿中垂线向下射出,粒子在N点的加速度与在M点的加速度相同

C.若粒子沿中垂线向上射出,粒子向上运动的过程加速度一定越来越小,电势能一定越来越大

D.若粒子垂直中垂线射出,粒子运动过程中的电势能可能保持不变

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【题目】回旋加速器D形盒中央为质子流,D形盒的交流电压为U2×104V,静止质子经电场加速后,进入D形盒,其最大轨道半径R1m,磁场的磁感应强度B0.5T,质子的质量为1.67×1027kg,电量为1.6×1019C,问:

(1)质子最初进入D形盒的动能多大?

(2)质子经回旋加速器最后得到的动能多大?

(3)交流电源的频率是多少?

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【题目】有一组同学对温度计进行了专题研究.他们通过查阅资料得知17世纪时伽利略曾设计过一个温度计,其结构为:一麦秆粗细的玻璃管,一端与一鸡蛋大小的玻璃泡相连,另一端竖直插在水槽中,并使玻璃管内吸入一段水柱.根据管中水柱高度的变化可测出相应的温度.为了研究“伽利略温度计”,同学们按照资料中的描述自制了如图所示的测温装置,图中A为一小塑料瓶,B为一吸管,通过软木塞与A连通,管的下端竖直插在大水槽中,使管内外水面有一高度差h,然后进行实验研究:

1)在不同温度下分别测出对应的水柱高度h,记录的实验数据如下表所示.

温度

17

19

21

23

25

27

高度

30.0

24.9

19.7

14.6

9.4

4.2

5.1

根据表中数据计算相邻两次测量水柱的高度差,并填入表内的空格.由此可得结论:①当温度升高时,管内水柱高度h___________(选填“变大”“变小”或“不变”).②水柱高度h随温度的变化而_________(选填“均匀”或“不均匀”)变化.试从理论上分析并证明结论②的正确性(提示:管内水柱产生的压强远远小于1个标准大气压).______________

2)通过实验,同学们发现用“伽利略温度计”来测温度,还存在一些不足之外,其中主要的不足之处有:

_______________________________

______________________________

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【题目】如图所示,这是一个研究光电效应的电路图,下列叙述中正确的是(  )

A.保持光照条件不变,滑片P向右滑动的过程中,电流表示数将一直增大

B.只调换电源的极性,移动滑片P,当电流表示数为零时,电压表示数为遏止电压Uc的数值

C.阴极K需要预热,光束照射后需要一定的时间才会有光电流

D.不改变光束颜色和电路,增大入射光束强度,电流表示数会增大

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科目:高中物理 来源: 题型:

【题目】如图所示为内壁光滑的半球形凹槽MO为球心,∠AOB60°OA水平,小物块在与水平方向成45°角的斜向上的推力F作用下静止于B处。在将推力F沿逆时针缓慢转到水平方向的过程中装置始终静止,则( )

A.M槽对小物块的支持力逐渐减小

B.M槽对小物块的支持力先减小后增大

C.推力F先减小后增大

D.推力F逐渐增大

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科目:高中物理 来源: 题型:

【题目】如图所示,在坐标系xOy内有一等腰直角三角形,其顶点坐标分别为(0,0)(0,d)(d,0),三角形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为Bx轴下方有沿y轴负方向的匀强电场,电场强度大小为E。一质量为m、带电荷量为-q的粒子从y轴上的P点由静止释放,粒子第一次进入磁场后恰好不能从等腰直角三角形的斜边射出,不计粒子重力。

1)求P点坐标。

2)若改变P点纵坐标,使粒子由P点静止释放后能沿垂直于等腰直角三角形斜边的方向射出磁场,求P点坐标及粒子射出磁场前的运动时间。

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