【題目】某興趣小組設(shè)計了一個玩具軌道模型如圖甲所示,將一質(zhì)量為m0.5kg的玩具小車(可以視為質(zhì)點)放在P點,用彈簧裝置將其從靜止彈出(彈性勢能完全轉(zhuǎn)化為小車初始動能)使其沿著半徑為r1.0m的光滑圓形豎直軌道OAO′運動,玩具小車與水平面PB的阻力為其自身重力的0.5倍(g10m/s2),PB16.0m,OPB中點。B點右側(cè)是一個高h1.25m、寬L2.0m的壕溝。求;

1)要使小車恰好能越過圓形軌道的最高點A,小車在O點受到軌道彈力的大;

2)要求小車能安全越過A點,并從B點平拋后越過壕溝,則彈簧的彈性勢能至少為多少?

3)若在彈性限度內(nèi),彈簧的最大彈性勢能Epm40J,以O點為坐標原點,OBx軸,從OB方向為正方向,在圖乙坐標上畫出小車能進入圓形軌道且不脫離軌道情況下,彈簧彈性勢能Ep與小車停止位置坐標x關(guān)系圖。

【答案】1)要使小車恰好能越過圓形軌道的最高點A,小車在O點受到軌道彈力的大小是30N;(2)要求小車能安全越過A點,并從B點平拋后越過壕溝,則彈簧的彈性勢能至少為44J。

3

【解析】

1)小車恰好經(jīng)過A點時,有:

對小車從OA過程,根據(jù)動能定理,有:

解得 v05m/s

小車在O點時,由牛頓第二定律得

聯(lián)立解得:FN6mg30N

2)要求:越過A點,v05m/s

P→OEp1kmgxPOmv020

Ep132.5J

要求:平拋運動后越過壕溝,有

LvBt

hgt2

可得 vB4m/s

由動能定理,有 Ep2kmgxPBmvB20

解得 Ep244J

綜上所述,彈簧的彈性勢能至少為44J。

3)分類討論:因為最大彈簧勢能為40J,所以小車至多運動到B點,必不平拋。

情況1:能越過A點,彈性勢能 32.5J≤Ep1≤40J

當(dāng)Ep1kmgx100,得 13m≤x1≤16m

又因為O點是坐標原點,所以實際坐標值為 5m≤x11≤8m

情況2:恰能到達圓軌道圓心等高處,當(dāng)Ep2kmgxPOmgr00,得 Ep225J

mgr=kmgx21,得 x212m

又因為O點為坐標原點,所以實際坐標值為 x21=﹣2m

恰能進入圓軌道,當(dāng)Ep2kmgxPO00,得 Ep220J,此時坐標值為0

由動能定理表達式可知,Epx是線性函數(shù)圖象,如圖。

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

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【題目】如圖所示,長為L=3m,質(zhì)量為M=2kg的平板車在粗糙水平面上向右滑行,當(dāng)其速度為v=4.5m/s時,在其右端輕輕放上一個質(zhì)量為m=1kg的滑塊,已知平板車與地面間的動摩擦因數(shù)為μ1=0.2,滑塊與平板車間的動摩擦因數(shù)為μ2=0.1,則從放上滑塊開始到最終二者均靜止的過程中,下列說法正確的是

A. 滑塊與平板車靜止前取得相同的速度所需時間為1s

B. 滑塊相對平板車向左滑動2.25m的距離后與平板車一起向右減速

C. 滑塊與平板車間因摩擦生熱增加的內(nèi)能為2.25J

D. 滑塊、平板車和地面組構(gòu)的系統(tǒng)增加的內(nèi)能為20.25J

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【題目】氫原子光譜如甲圖所示,圖中給出了譜線對應(yīng)的波長,已知普朗克常量h=6.63×10-34J·s,玻爾的氫原子能級圖如乙圖所示,則下列說法正確的是

A. Hα譜線對應(yīng)光子的能量小于Hδ譜線對應(yīng)光子的能量

B. 甲圖所示的四種光均屬于可見光范疇

C. Hβ對應(yīng)光子的能量約為10.2 eV

D. Hα譜線對應(yīng)的躍遷是從n=3能級到n=2能級

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【題目】如圖所示,在等腰直角三角形abc內(nèi)存在垂直紙面向外的勻強磁場,三角形efg是與三角形abc形狀相同的導(dǎo)線框,x軸是兩個三角形的對稱軸,F(xiàn)讓導(dǎo)線框efg在紙面內(nèi)沿x軸向右勻速穿過磁揚,規(guī)定逆時針方向為電流的正方向,在導(dǎo)線框通過磁場的過程中,感應(yīng)電流i隨時間t的變化圖像是

A. B.

C. D.

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【題目】如圖,電路中電源電動勢E=10 V,內(nèi)阻r = 1,小燈泡L額定電壓U = 8V,額定功率字跡模糊不清,電動機M的線圈電阻RM = 2.閉合開關(guān)S后,燈泡恰好正常發(fā)光,電動機輸出機械功率P =3.5W.求:

1)電源中電流I;

2)電動機線圈中電流IM;

3)小燈泡額定功率PL

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【題目】如圖(甲),MN、PQ為水平放置的足夠長平行光滑導(dǎo)軌,導(dǎo)軌間距為L0.5m,導(dǎo)軌左端連接的定值電阻R,整個裝置處于豎直向下的勻強磁場中,磁感應(yīng)強度為2T,將一根質(zhì)量為0.2kg、電阻也為r的金屬棒ab垂直放置在導(dǎo)軌上,且與導(dǎo)軌接觸良好,導(dǎo)軌電阻不計。規(guī)定水平向右為x軸正方向,在x0處給棒一個向右的初速度,并對棒施加水平向右的拉力作用,經(jīng)過2.4m金屬棒受到的安培力為0.8N,圖(乙)為棒所受的安培力F與位移x的關(guān)系圖象。求:

1)運動2.4m時金屬棒瞬時速度大小;

2)估算024m內(nèi)定值電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱(提示:可以用Fx圖象下的面積代表力F所做的功);

302.4m內(nèi)通過電阻R的電荷量;

402.4m內(nèi)水平拉力的沖量大小。

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【題目】為了驗證碰撞中的動量守恒,利用氣墊導(dǎo)軌設(shè)計了如圖所示的實驗。主要的實驗步驟有:

①如圖安裝好實驗裝置,打開充氣泵,調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌水平;

②用天平測出滑塊AB的質(zhì)量m1、m2;

③用刻度尺測量光電門1、2間距L,用游標卡尺測出擋光片的寬度d;

④讓滑塊B停在兩光電門間某處,把滑塊A從光電門1的左側(cè)水平面右推,用數(shù)字毫秒計時器讀出滑塊A通過光電門1的時間t1及碰撞后滑塊B通過光電門2的時間t2、滑塊A再次通過光電門1的時間t3.

(1)上述步驟①中,判斷氣墊導(dǎo)軌已經(jīng)調(diào)節(jié)水平的方法是_______________________________;

(2)如果滿足關(guān)系__________________________,可說明碰撞中動量是守恒的(用測得的物理量來表示)。

(3)關(guān)于該實驗下列說法中正確的是_____

A、滑塊A的質(zhì)量小于滑塊B

B、滑塊A推出的速度越小,實驗誤差一定越小

C、氣墊導(dǎo)軌調(diào)節(jié)是否水平對實驗結(jié)果沒有影響

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【題目】某研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)欲做描繪小電珠的伏安特性曲線實驗.已知所用小電珠的額定電壓和額定功率分別為2.5V1.2W,實驗使用的直流電源的電動勢為3.0V內(nèi)阻忽略不計,實驗可供選擇的器材規(guī)格如下

a、電流表A1(量程00.6A,內(nèi)阻約

b、電流表A2(量程03A,內(nèi)阻約0.

c、電壓表V1(量程03V,內(nèi)阻約3kΩ

d、電壓表V2(量程015V,內(nèi)阻約2000Ω

e、滑動變阻器R1(阻值010,額定電流1A

f、滑動變阻器R2(阻值05000,額定電流500mA

請回答下列問題:

1)為了完成實驗且盡可能減小實驗誤差,電流表應(yīng)選擇_______,電壓表應(yīng)選擇_________、滑動變阻器應(yīng)選擇_________(填寫實驗器材前的序號)

2)根據(jù)所選的實驗器材,請設(shè)計合理的電路原理圖來完成該實驗________

3)該研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)用設(shè)計好的電路測得了該小電珠兩端的電壓U和通過該小電珠的電流,由歐姆定律計算得到的小電珠的電阻值_______(選填大于”“等于"或小于")真實值

4)該研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)通過設(shè)計好的電路得到了多組實驗數(shù)據(jù),并根據(jù)得到的多組數(shù)據(jù)在坐標系中描點畫圖,如圖所示,該圖線向下彎曲,其原因是______.

5)如果取兩個這樣的小電珠并聯(lián)以后再與一阻值為2.的定值電阻串聯(lián),并接在電動勢為3.0V、內(nèi)阻忽略不計的直流電源兩端,則每個小電珠消耗的實際功率應(yīng)為________W(結(jié)果保留兩位小數(shù))

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】電子感應(yīng)加速器是利用感應(yīng)電場來加速電子的一種設(shè)備。電子感應(yīng)加速器主要由上、下電磁鐵磁極和環(huán)形真空室組成,當(dāng)電磁鐵通以變化的電流時,會在柱形電磁鐵的兩極間產(chǎn)生磁場,在磁場中安置一個環(huán)形真空管道作為電子運行的軌道,如圖所示(圖中上部分為主視圖、下部分為俯視圖)。當(dāng)磁場發(fā)生變化時,產(chǎn)生的感應(yīng)電場就會不斷加速電子,電子在真空管中沿逆時針方向做圓周運動。下列說法正確的是

A. 感生電場的方向為順時針方向

B. 感生電場的方向為逆時針方向

C. 電磁鐵中通入的電流應(yīng)越來越強

D. 電磁鐵中通入的電流應(yīng)越來越弱

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