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如图所示,是将某电视频道《我老爸最棒》栏目中有一项人体飞镖项目简化的模型:手握飞镖的小孩由不可伸长的细绳系于天花板下,在A处被其父亲沿垂直细绳方向推出,当小孩摆至最低处B时松手,飞镖依靠惯性飞出命中竖直放置的圆形靶的靶心0,圆形靶的最高点C与B在同一高度,A、B、C三处在同一竖直平面内,且BC与圆形靶平面垂直.已知小孩质量为m,小孩质量远大于飞镖质量,绳长为L,BC距离为s,靶的半径为R,AB高度差为h.不计空气阻力,小孩和飞镖均可视为质点.
(1)求孩子在A处被推出时的初速度大小;
(2)求在B处细绳对孩子的拉力大小;
(3)如果飞镖脱手时沿BC方向速度不变,但由于小孩的作用使其获得了一个垂直于BC的水平速度v1,要让飞镖能够击中圆形靶,求v1的取值范围.
分析:(1)小孩在B点松手后飞镖做平抛运动,根据下降的高度求出平抛运动的时间,通过水平位移求出在B点的速度,根据动能定理求出孩子在A处被推出的初速度大小.
(2)根据牛顿第二定律求出细绳对孩子的拉力大小.
(3)抓住沿BC方向速度不变,则运动的时间不变,下降的高度不变,知飞镖击中与中心同一高度的位置,根据垂直于BC的水平方向上的位移确定v1的取值范围.
解答:解:(1)根据R=
1
2
gt2
,解得t=
2R
g

则平抛运动的初速度v0=
s
t
=s
g
2R

根据动能定理得,mgh=
1
2
mv02-
1
2
mv2

解得初速度大小v=
s2g
2R
-2gh

(2)在B处,根据牛顿第二定律得,F-mg=m
v02
L

解得F=mg(1+
s2
2RL

(3)沿BC方向速度不变,则运动的时间不变,下降的高度不变,知飞镖击中与中心同一高度的位置,因为t=
2R
g

v1=
R
t
=
gR
2
,知v1的取值范围v1
gR
2

答:(1)孩子在A处被推出时的初速度大小为v=
s2g
2R
-2gh

(2)在B处细绳对孩子的拉力大小为mg(1+
s2
2RL

(3)v1的取值范围为v1
gR
2
点评:本题综合了牛顿第二定律、动能定理,涉及到平抛运动、圆周运动,综合性较强,是一道好题.
练习册系列答案
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科目:高中物理 来源: 题型:阅读理解

Ⅰ.气垫导轨工作时,空气从导轨表面的小孔喷出,在导轨表面和滑块内表面之间形成一层薄薄的空气层,使滑块不与导轨表面直接接触,故滑块运动时受到的阻力大大减小,可以忽略不计.为了探究做功与物体动能之间的关系,在气垫导轨上放置一带有遮光片的滑块,滑块的一端与轻弹簧相接,弹簧另一端固定在气垫导轨的一端,将一光电门P固定在气垫导轨底座上适当位置(如图1),使弹簧处于自然状态时,滑块上的遮光片刚好位于光电门的挡光位置,与光电门相连的光电计时器可记录遮光片通过光电门时的挡光时间.实验步骤如下:精英家教网
①用游标卡尺测量遮光片的宽度d;
②在气垫导轨上适当位置标记一点A(图中未标出,AP间距离远大于d),将滑块从A点由静止释放.由光电计时器读出滑块第一次通过光电门时遮光片的挡光时间t;
③利用所测数据求出滑块第一次通过光电门时的速度V;
④更换劲度系数不同而自然长度相同的弹簧重复实验步骤②③,记录弹簧劲度系数及相应的速度V,如下表所示:
弹簧劲度系数 k 2k 3k 4k 5k 6k
V (m/s) 0.71 1.00 1.22 1.41 1.58 1.73
V2 (m2/s2 0.50 1.00 1.49 1.99 2.49 2.99
V3 (m3/s3 0.36 1.00 1.82 2.80 3.94 5.18
(1)测量遮光片的宽度时游标卡尺读数如图2所示,读得d=
 
m;
(2)用测量的物理量表示遮光片通过光电门时滑块的速度的表达式V=
 

(3)已知滑块从A点运动到光电门P处的过程中,弹簧对滑块做的功与弹簧的劲度系数成正比,根据表中记录的数据,可得出合力对滑块做的功W与滑块通过光电门时的速度V的关系是
 

Ⅱ.现已离不开电视、手机等电子产品,但这些产品生产过程中会产生含多种重金属离子的废水,这些废水是否达标也引起了人们的关注.某同学想测出学校附近一工厂排出废水的电阻率,以判断废水是否达到排放标准(一般工业废水电阻率的达标值为ρ≥200Ω?m).图甲为该同学所用盛水容器,其左、右两侧面为带有接线柱的金属薄板(电阻极小),其余四面由绝缘材料制成,容器内部长a=40cm,宽b=20cm,高c=10cm.他将水样注满容器后,进行以下操作:精英家教网
(1)他先后用多用电表欧姆档的“×1k”、“×100”两个档位粗测水样的电阻值时,表盘上指针如图乙中所示,则所测水样的电阻约为
 
Ω.
(2)他从实验室中找到如下实验器材更精确地测量所取水样的电阻:
A.电流表(量程5mA,电阻RA=800Ω)
B.电压表(量程15V,电阻RV约为10.0kΩ)
C.滑动变阻器(0~20Ω,额定电流1A)
D.电源(12V,内阻约10Ω)
E.开关一只、导线若干
请用笔线代替导线帮他在图丙中完成电路连接.
(3)正确连接电路后,这位同学闭合开关,测得一组U、I数据;再调节滑动变阻器,重复上述测量得出一系列数据如下表所示,请你在图丁的坐标系中作出U-I关系图线.
U/V 2.0 3.8 6.8 8.0 10.2 11.6
I/mA 0.73 1.36 2.20 2.89 3.66 4.15
(4)由以上测量数据可以求出待测水样的电阻率为
 
Ω?m.据此可知,所测水样在电阻率这一指标上
 
(选填“达标”或“不达标”).

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科目:高中物理 来源:不详 题型:问答题

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科目:高中物理 来源:2013年高考物理备考复习卷B6:机械能守恒定律(解析版) 题型:解答题

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(1)求孩子在A处被推出时的初速度大小;
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