【题目】风洞实验室可以产生水平方向的、大小可以调节的风力。如图,两水平面(虚线)间距为H,虚线区域存在方向水平向右、大小恒定的风力。在该区域上方O点将质量均为m的小球A、B以大小相等、方向相反的水平速度抛出,其中A球向右,B球向左。两小球在重力作用下进入虚线区域,并从该区域的下边界离开。已知B球离开虚线区域时速度竖直向下;A球在虚线区域做直线运动,刚离开虚线区域时其速度为B球刚离开虚线区域时的倍。不计虚线区域上方的空气阻力,重力加速度为g。求:
(1)A与B在虚线区域中的水平位移之比
(2)O点距虚线区域上边界的距离;
(3)虚线区域中水平风力的大小。
【答案】(1)1:3(2)H/3(3)mg
【解析】
(1)两球刚进入虚线区域时的水平速度均为v0,A球在风洞中水平方向上做匀加速直线运动,B球在水平方向上做匀减速直线运动,水平方向上的加速度大小相等.两球在竖直方向均受重力,竖直方向上做加速度为g的匀加速直线运动,由于竖直方向上的位移相等,则运动的时间相等,设为t,设水平方向的加速度大小为a,对A球,有:xA=v0t+at2
对B球,有:v0=at,xB=at2.
可得:xA=at2,
解得A与B在风洞中沿水平方向的位移之比为:xA:xB=3:1.
(2、3)设小球A离开风洞时的竖直分速度为vy,水平分速度为v1,两球离开风洞时竖直分速度相等,因为A在风洞中做直线运动,刚离开风洞时的速度为B刚离开风洞时的速度的 倍,则有:
=
×vy,
解得:vy =2v1,
因为v1=v0+at=2v0,则有:v1=vy=2v0,
因为A做直线运动,设小球进风洞时在竖直方向上的分速度为vy1,则有:
解得:vy1=vy
在竖直方向上有:vy12=2gh,vy2-vy12=2gH,
解得A点距风洞上边界的高度为:h= .
因为A做直线运动,合力方向与速度方向在同一条直线上,设水平风力大小为F.有:
则有:F=mg
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【题目】在研究匀变速直线运动的实验中,如图所示是一次记录小车运动情况的纸带,图中A、B、C、D、E为相邻的计数点,相邻计数点间的时间间隔T=0.10 s。
(1)根据平均速度计算各点瞬时速度,则vD=______ m/s,vC=______m/s,vB=______m/s。
(2)在如图所示的坐标系中作出小车的v-t图线,并根据图线求出a=________。
(3)将图线延长与纵轴相交,交点的速度是________,此速度的物理意义是_____________。
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【题目】如图所示为一真空示波管,电子从灯丝K发出(初速度不计),经灯丝与A板间的可调加速电压U1加速,从A板中心孔沿中心线KO射出,然后进入两块平行金属板M、N形成的偏转电场中(偏转电场视为匀强电场),电子进入M、N间电场时的速度与电场方向垂直.已知M、N两板间的电压为U2=91V,两板间的距离为d=4cm,板长为L1=8cm,板右端到荧光屏的距离为L2=20cm,电子的质量为m=0.91×10﹣30Kg,电荷量为e=1.60×10﹣19C.
(1)要使被加速的电子均能从M、N的右端穿出,求U1的最小值?
(2)当U1=273V时,电子从偏转电场射出后打在荧光屏上的P点,求P到O点的距离?
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【题目】纳米材料的抗拉强度几乎比钢材还高出100倍,使人们设想的太空电梯成为可能。其工作原理是从同步卫星高度的太空站竖直放下由纳米材料做成的太空电梯,固定在赤道上,这样太空电梯随地球一起旋转,如图所示。关于太空电梯仓“停”在太空电梯中点P时,下列对于太空电梯仓说法正确的是()
A. 周期比同步卫星小B. 速度比同步卫星大
C. 向心加速度比同高度卫星的小D. 处于完全失重状态
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【题目】如图所示,一个人用一根长L=1m、只能承受F=74N拉力的绳子,拴着一个质量为m=1kg的小球,在竖直平面内做圆周运动,已知圆心O离地面距离h=6m,转动中小球在最低点时绳子恰好断了。(取g=10m/s2)
(1)绳子断时小球运动的角速度多大?
(2)绳断后,小球落地点与抛出点间的水平距离是多少?
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【题目】如图示,从倾角为的斜面顶端A点以初速v0水平抛出一个小球,不计空气阻力,设斜面足够长,重力加速度为g,则从小球抛出到第一次落到斜面上B点过程,有( )
A. 小球离斜面距离最大时其速度方向平行于斜面
B. 小球离斜面距离最大时的速度等于A、B两点速度的平均速度
C. 小球在此过程中,离斜面的最大距离等于
D. 小球初速v0越大,小球落在斜面上时的速度方向与水平方向间的夹角越大
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【题目】某实验小组用DIS装置研究加速度与力的关系,实验装置如图甲所示,实验通过增加钩码数量改变线对小车拉力,多次测量可得小车运动的加速度a与所受拉力F的关系图像。他们在轨道水平和倾斜的两种情况下分别做了实验,得到下图乙所示两条a-F图线。
(1)该实验装置是否需要满足小车质量远大于钩码总质量的条件___(选填“是”或“否”);
(2)图乙中图线__(选填“①”或“②”)是在轨道左侧抬高成为斜面情况下得到的;
(3)图乙中在轨道水平时,小车运动所受摩擦阻力f=___N;小车(含位移传感器)质量M=___kg。
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【题目】“研究平抛物体的运动”实验装置如图甲所示。钢球从斜槽上滚下,经过水平槽飞出后做平抛运动。每次都使钢球从斜槽上同一位置由静止滚下,在小球运动轨迹的某处用带孔的卡片迎接小球,使球恰好从孔中央通过而不碰到边缘,然后对准孔中央在白纸上记下一点。通过多次实验,在竖直白纸上记录钢球所经过的多个位置,用平滑曲线连起来就得到钢球做平抛运动的轨迹。
(1)实验所需的器材有:白纸、图钉、平板、铅笔、弧形斜槽、小球、重锤线、有孔的卡片,除此之外还需要的一项器材是______
A.弹簧测力计 B.刻度尺 C.秒表
(2)在此实验中,小球与斜槽间有摩擦_______(选填“会”或“不会”)使实验的误差增大;调节斜槽使其末端的切线水平,如果斜槽末端点到小球落地点的高度相同,小球每次从斜槽滚下的初始位置不同,那么小球每次在空中运动的时间________(选填“相同”或“不同”)。
(3)如图乙所示是在实验中记录的一段轨迹。已知小球是从原点O水平抛出的,经测量P点的坐标为(30cm,20cm)。g取10m/s2。则小球平抛的初速度v0=_________m/s。
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【题目】如图所示,足够长光滑轻杆BO通过铰链与固定水平粗糙轻杆AO连接,夹角为θ,轻杆BO只能在竖直平面内转动。一小圆环C穿过轻杆AO处于静止状态,轻质弹簧一端与圆环C连接,另一端连接一个轻质小套环D,小套环D穿过轻杆BO,当θ=45°时,弹簧处于自然长度。现缓慢转动轻杆BO,使θ从37°增大到53°,圆环C始终保持静止,CO间距离为L,且小套环D不滑出轻杆BO,则此过程中下列说法正确的是
A. 小圆环C受到的摩擦力的方向先向右后向左
B. CD始终垂直BO
C. 小圆环C受的摩擦力的大小从某一值先减小后增加到同一值
D. 小套环D在轻杆BO上移动的距离为L
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