【题目】如图所示,半径R=0.4m的圆盘水平放置,绕竖直轴OO′匀速转动,在圆心O正上方h=0.8m高处固定一水平轨道PQ,转轴和水平轨道交于O′点.一质量m=1kg的小车(可视为质点),在F=4N的水平恒力作用下,从O′左侧x0=2m处由静止开始沿轨道向右运动,当小车运动到O′点时,从小车上自由释放一小球,此时圆盘半径OA与x轴重合.规定经过O点水平向右为x轴正方向.小车与轨道间的动摩擦因数μ=0.2,g取10m/s2 . 求:
(1)若小球刚好落到A点,求小车运动到O′点的速度.
(2)为使小球刚好落在A点,圆盘转动的角速度应为多大.
(3)为使小球能落到圆盘上,求水平拉力F作用的距离范围.
【答案】
(1)解:小球离开小车后,由于惯性,将以离开小车时的速度作平抛运动,
R=vt
小车运动到O′点的速度v= =1m/s
答:若小球刚好落到A点,求小车运动到O′点的速度1m/s.
(2)解:为使小球刚好落在A点,则小球下落的时间为圆盘转动周期的整数倍,有 ,其中k=1,2,3…
即 rad/s,其中k=1,2,3…
答:为使小球刚好落在A点,圆盘转动的角速度应为 rad/s,其中k=0,1,2,3…
(3)解:小球若能落到圆盘上,其在O′点的速度范围是:0<v≤1m/s
设水平拉力作用的最小距离与最大距离分别为x1、x2,对应到达O′点的速度分别为0、1m/s.
由动能定理,有 Fx1﹣μmgx0=0
代入数据解得x1=1m
根据动能定理,有
代入数据解得x2=1.125m或 m
则水平拉力F作用的距离范围 1m<x≤1.125m
答:为使小球能落到圆盘上,求水平拉力F作用的距离范围 1m<x≤1.125m
【解析】(1)物块离开O′点后做平抛运动,可以求出平抛运动的时间和平抛运动的初速度,从而得出小车运动到O′点速度(2)若圆盘转一圈,物块恰好调入小桶,此时作用力时间最短.圆盘转一圈的时间与平抛运动时间是相等.从而得出圆盘转动的角速度最小值.也有可能在平抛运动时间内,圆盘转动N圈.因此求出转动角速度.(3)小球能落在圆盘上,则可利用平抛运动,可求出小球抛出的速度范围,从而得出小球的加速度的范围.最终运用牛顿第二定律可求出水平拉力的距离范围.
【考点精析】通过灵活运用动能定理的综合应用,掌握应用动能定理只考虑初、末状态,没有守恒条件的限制,也不受力的性质和物理过程的变化的影响.所以,凡涉及力和位移,而不涉及力的作用时间的动力学问题,都可以用动能定理分析和解答,而且一般都比用牛顿运动定律和机械能守恒定律简捷即可以解答此题.
科目:高中物理 来源: 题型:
【题目】某同学将铜片和锌片插入水果中制成一个“水果电池”,该同学利用下列所给器材测量该“水果电池”的电动势E和内阻r.
A.电流表A1(量程0.6A,内阻约1Ω)
B.电流表A2(量程20mA,内阻约50Ω)
C.电压表V1(量程4V,内阻约4kΩ)
D.电压表V2(量程15V,内阻15kΩ)
E.滑动变阻器R1(0~1 000Ω)
F.滑动变阻器R2(0~9 999.9Ω)G.待测“水果电池”(电动势E约为4V,内阻r约为200Ω)
H.开关S,导线若干
(1)为尽量减小实验的误差,请在图1中虚线方框中画出你设计的实验电路图;要求在每个电路元件上标明你选用的器材符号,不写或写错得零分_______.
(2)该同学实验中记录的6组对应的数据如下表,试根据表中数据在图2中描点画出U-I图线_________;由图线可得,“水果电池”的电动势E= ___ V,内电阻r=___Ω.
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【题目】用控制变量法,可以研究影响电荷间相互作用力的因素.如图所示, 是一个带电的物体,若把系在丝线上的带电小球先后挂在横杆上的
、
、
等位置,可以比较小球在不同位置所受带电物体的作用力的大小.这个力的大小可以通过丝线偏离竖直方向的角度
显示出来.若物体
的电荷量用
表示,小球的电荷量用
表示,物体与小球间距离用
表示,物体和小球之间的作用力大小用
表示.则以下对该实验再见蝗判断正确的是( )
A. 保持、
不变,减小
,则
变小,说明
与
有关
B. 保持、
不变,减小
,则
变大,说明
与
成反比
C. 保持、
不变,增大
,则
变大,说明
与
有关
D. 保持、
不变,减小
,则
变小,说明
与
成正比
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【题目】如图所示,两个质量都是m的小球A、B用轻杆连接后斜放在墙上处于平衡状态.已知墙面光滑,水平地面粗糙.现将A球向上移动一小段距离.两球再次达到平衡,那么将移动后的平衡状态和原来的平衡状态比较,地面对B球的支持力N和轻杆上的压力T的变化情况是( )
A.N不变
B.T变小
C.N变大
D.T变大
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【题目】在全国“抗疫”过程中,新冠病毒感染者的其中一个表现是体温升高,为测量人的体温,非接触式的额温枪得到广泛使用,其测温原理是利用传感器接收人体辐射出的( )
A.红外线B.紫外线
C.无线电波D.光波
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【题目】一传送带装置如图所示,其中AB段是水平的,长度,BC段是倾斜的,长度
,倾角为
,AB和BC在B点通过一段极短的圆弧连接(图中未画出圆弧)。传送带以
的恒定速率顺时针运动,已知工件与传动带间的动摩擦因数
,重力加速度
,现将一个工件(可看作质点)无初速度地放在A点,求:
(1)工件第一次到达B点所用的时间;
(2)工件沿传送带上升的最大高度;
(3)工件运动了后所在的位置。
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【题目】如图所示的装置放置在真空中,炽热的金属丝可以发射电子,金属丝和竖直金属板之间加一电压U1=2500 V,发射出的电子被加速后,从金属板上的小孔S射出。装置右侧有两个相同的平行金属极板水平正对放置,板长l=6.0 cm,相距d=2 cm,两极板间加以电压U2=200 V的偏转电场。从小孔S射出的电子恰能沿平行于板面的方向由极板左端中间位置射入偏转电场。已知电子的电荷量e=1.6×10-19 C,电子的质量 m=0.9×10-30 kg,设电子刚离开金属丝时的速度为零,忽略金属极板边缘对电场的影响,不计电子受到的重力。求:
(1)电子射入偏转电场时的动能Ek;
(2)电子射出偏转电场时在竖直方向上的侧移量y;
(3)电子在偏转电场运动的过程中电场力对它所做的功
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【题目】某同学利用如图所示实验装置“探究加速度与力、质量的关系”
(1)实验中打点计时器应接电源(选填“交流”或“直流”);为了用沙和沙桶的重力表示绳上拉力,实验中小车质量应沙和沙桶的总质量.(选填“远大于”、“远小于”或“等于”)
(2)该同学实验中打出了一条纸带,如图2所示,计时器打点的时间间隔为0.02s,从比较清晰的点起,每5个点取1个计数点,量出相邻两个计数点之间的距离分别为:OA=1.40cm,AB=1.70cm,BC=2.00cm,CD=2.30cm,由此可知,小车的加速度大小为m/s2 .
(3)在实验中保持小车质量不变,改变沙和沙桶的总质量,测的沙和沙桶的总重力F和加速度a的数据如表:
①根据测得的数据,在图3中作出a=F图象;
F/N | 0.21 | 0.30 | 0.40 | 0.49 | 0.60 |
a/(ms﹣2) | 0.10 | 0.21 | 0.29 | 0.41 | 0.49 |
②由图象可知,小车与长木板之间的最大静摩擦力大小为N(结果保留两位有效数字).
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