【題目】如圖所示，左側(cè)豎直墻面上固定不計(jì)為R=0.3m的光滑半圓環(huán)，右側(cè)豎直墻面上與圓環(huán)的圓心O等高處固定一光滑直桿。質(zhì)量為ma=2kg的小球a套在半圓環(huán)上，質(zhì)量為mb=1kg的滑塊b套在直桿上，二者之間用長(zhǎng)為l=0.4m的輕桿通過兩鉸鏈連接。現(xiàn)將a從圓環(huán)的最高處由靜止釋放，使a沿圓環(huán)自由下滑，不計(jì)一切摩擦，a、b均視為質(zhì)點(diǎn)，重力加速度g=10m/s2。求：

(1)小球a滑到與圓心O等高的P點(diǎn)時(shí)速度的大�。�

(2)小球a從P點(diǎn)下滑至桿與圓環(huán)相切的Q點(diǎn)的過程中，桿對(duì)滑塊b做的功；

(3)小球a從P點(diǎn)下滑至桿與圓環(huán)相切的Q點(diǎn)時(shí)，小球a與滑塊b的速度之比.

【答案】(1)；(2)；(3)0.8.

【解析】

(1) 當(dāng)a滑到與O同高度P點(diǎn)時(shí)，a的速度v沿圓環(huán)切線向下，b的速度為零，由機(jī)械能守恒定律可得

解得

代入數(shù)據(jù)解得

(2) (3)桿與圓相切時(shí)，如圖所示，a的速度沿桿方向，設(shè)此時(shí)b的速度為vb，根據(jù)桿不可伸長(zhǎng)和縮短，有

va=vbcosθ

由幾何關(guān)系可得

解得

在圖中，球a下降的高度 h=Rcosθ，a、b系統(tǒng)機(jī)械能守恒，則有

對(duì)滑塊b，由動(dòng)能定理得

解得

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，空間存在豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.5T.在勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域內(nèi)，有一對(duì)光滑平行金屬導(dǎo)軌，處于同一水平面內(nèi)，導(dǎo)軌足夠長(zhǎng)，導(dǎo)軌間距L＝1m，電阻可忽略不計(jì)。質(zhì)量均為m＝lkg，電阻均為R＝2.5Ω的金屬導(dǎo)體棒MN和PQ垂直放置于導(dǎo)軌上，且與導(dǎo)軌接觸良好。先將PQ暫時(shí)鎖定，金屬棒MN在垂直于棒的拉力F作用下，由靜止開始以加速度a＝0.4m/s2向右做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，5s后保持拉力F的功率不變，直到棒以最大速度vm做勻速直線運(yùn)動(dòng).

(1)求棒MN的最大速度vm；

(2)當(dāng)棒MN達(dá)到最大速度vm時(shí)，解除PQ鎖定，同時(shí)撤去拉力F，兩棒最終均勻速運(yùn)動(dòng).求解除PQ棒鎖定后，到兩棒最終勻速運(yùn)動(dòng)的過程中，電路中產(chǎn)生的總焦耳熱.

(3)若PQ始終不解除鎖定，當(dāng)棒MN達(dá)到最大速度vm時(shí)，撤去拉力F，棒MN繼續(xù)運(yùn)動(dòng)多遠(yuǎn)后停下來?（運(yùn)算結(jié)果可用根式表示）

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】（1）某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示的裝置來探究牛頓第二定律，實(shí)驗(yàn)時(shí)將拉力傳感器固定在水平放置的木板上，與細(xì)線相連，細(xì)線繞過定滑輪與水瓶相連，調(diào)節(jié)滑輪的高度，使細(xì)線平行于桌面。已知木板與桌面間的滑動(dòng)摩擦力等于最大靜摩擦力。

①將質(zhì)量為m0的木板右端移至與標(biāo)識(shí)線MN對(duì)齊，在水瓶中加水直到木板剛要滑動(dòng)時(shí)計(jì)下此時(shí)傳感器的示數(shù)F0，再加一定量的水，當(dāng)拉力傳感器示數(shù)為F1時(shí)釋放木板，記錄木板右端運(yùn)動(dòng)到與MN間距為L的PQ處所用時(shí)間t，為減小誤差，多次測(cè)量取時(shí)間的平均值t，由此可知木板運(yùn)動(dòng)的加速度a=________。

②改變瓶中水的質(zhì)量重復(fù)實(shí)驗(yàn)，確定加速度a與拉力傳感器示數(shù)F1的關(guān)系。下列圖像能表示該同學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的是________。

③在保持m0一定的情況下，通過改變水瓶中水的質(zhì)量來改變外力，與用鉤碼拉動(dòng)小車相比較，其優(yōu)點(diǎn)是________。

A．可以改變滑動(dòng)摩擦力的大小

B．可以更方便地獲取多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

C．可以比較精確地測(cè)出滑動(dòng)摩擦力的大小

D．可以獲得更大的加速度以提高實(shí)驗(yàn)精度

④保持水瓶中水的質(zhì)量一定時(shí)，通過在木板上疊放重物來改變其質(zhì)量，這種情況下________(填“能”或“不能”)探究a和m0的關(guān)系。

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，P、Q為水平面內(nèi)帶等量同種正電的固定點(diǎn)電荷，M、N為P、Q連線豎直方向上的垂直平分線上的兩點(diǎn)，且M、N關(guān)于P、Q連線對(duì)稱。一個(gè)帶負(fù)電的粒子，在M點(diǎn)以一定的初速度射出，若粒子僅受電場(chǎng)力的作用，則下列說法正確的是（　�。�

A.若粒子沿中垂線向下射出，粒子在N點(diǎn)的速度大小與在M點(diǎn)的速度大小相等

B.若粒子沿中垂線向下射出，粒子在N點(diǎn)的加速度與在M點(diǎn)的加速度相同

C.若粒子沿中垂線向上射出，粒子向上運(yùn)動(dòng)的過程加速度一定越來越小，電勢(shì)能一定越來越大

D.若粒子垂直中垂線射出，粒子運(yùn)動(dòng)過程中的電勢(shì)能可能保持不變

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】回旋加速器D形盒中央為質(zhì)子流，D形盒的交流電壓為U＝2×104V，靜止質(zhì)子經(jīng)電場(chǎng)加速后，進(jìn)入D形盒，其最大軌道半徑R＝1m，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.5T，質(zhì)子的質(zhì)量為1.67×10－27kg，電量為1.6×10－19C，問：

(1)質(zhì)子最初進(jìn)入D形盒的動(dòng)能多大？

(2)質(zhì)子經(jīng)回旋加速器最后得到的動(dòng)能多大？

(3)交流電源的頻率是多少？

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】有一組同學(xué)對(duì)溫度計(jì)進(jìn)行了專題研究．他們通過查閱資料得知17世紀(jì)時(shí)伽利略曾設(shè)計(jì)過一個(gè)溫度計(jì)，其結(jié)構(gòu)為：一麥稈粗細(xì)的玻璃管，一端與一雞蛋大小的玻璃泡相連，另一端豎直插在水槽中，并使玻璃管內(nèi)吸入一段水柱．根據(jù)管中水柱高度的變化可測(cè)出相應(yīng)的溫度．為了研究“伽利略溫度計(jì)”，同學(xué)們按照資料中的描述自制了如圖所示的測(cè)溫裝置，圖中A為一小塑料瓶，B為一吸管，通過軟木塞與A連通，管的下端豎直插在大水槽中，使管內(nèi)外水面有一高度差h，然后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究：

（1）在不同溫度下分別測(cè)出對(duì)應(yīng)的水柱高度h，記錄的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表所示．

溫度

17

19

21

23

25

27

高度

30.0

24.9

19.7

14.6

9.4

4.2

5.1

根據(jù)表中數(shù)據(jù)計(jì)算相鄰兩次測(cè)量水柱的高度差，并填入表內(nèi)的空格．由此可得結(jié)論：①當(dāng)溫度升高時(shí)，管內(nèi)水柱高度h將___________（選填“變大”“變小”或“不變”）．②水柱高度h隨溫度的變化而_________（選填“均勻”或“不均勻”）變化．試從理論上分析并證明結(jié)論②的正確性（提示：管內(nèi)水柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓）．______________．

（2）通過實(shí)驗(yàn)，同學(xué)們發(fā)現(xiàn)用“伽利略溫度計(jì)”來測(cè)溫度，還存在一些不足之外，其中主要的不足之處有：

①_______________________________．

②______________________________．

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，這是一個(gè)研究光電效應(yīng)的電路圖，下列敘述中正確的是（　�。�

A.保持光照條件不變，滑片P向右滑動(dòng)的過程中，電流表示數(shù)將一直增大

B.只調(diào)換電源的極性，移動(dòng)滑片P，當(dāng)電流表示數(shù)為零時(shí)，電壓表示數(shù)為遏止電壓Uc的數(shù)值

C.陰極K需要預(yù)熱，光束照射后需要一定的時(shí)間才會(huì)有光電流

D.不改變光束顏色和電路，增大入射光束強(qiáng)度，電流表示數(shù)會(huì)增大

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示為內(nèi)壁光滑的半球形凹槽M，O為球心，∠AOB＝60°，OA水平，小物塊在與水平方向成45°角的斜向上的推力F作用下靜止于B處。在將推力F沿逆時(shí)針緩慢轉(zhuǎn)到水平方向的過程中裝置始終靜止，則( )

A.M槽對(duì)小物塊的支持力逐漸減小

B.M槽對(duì)小物塊的支持力先減小后增大

C.推力F先減小后增大

D.推力F逐漸增大

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，在坐標(biāo)系xOy內(nèi)有一等腰直角三角形，其頂點(diǎn)坐標(biāo)分別為(0,0)，(0,d)，(d,0)，三角形區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。x軸下方有沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E。一質(zhì)量為m、帶電荷量為-q的粒子從y軸上的P點(diǎn)由靜止釋放，粒子第一次進(jìn)入磁場(chǎng)后恰好不能從等腰直角三角形的斜邊射出，不計(jì)粒子重力。

（1）求P點(diǎn)坐標(biāo)。

（2）若改變P點(diǎn)縱坐標(biāo)，使粒子由P點(diǎn)靜止釋放后能沿垂直于等腰直角三角形斜邊的方向射出磁場(chǎng)，求P點(diǎn)坐標(biāo)及粒子射出磁場(chǎng)前的運(yùn)動(dòng)時(shí)間。

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