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        1. 精英家教網 > 高中物理 > 題目詳情

          【題目】如圖甲所示,一長為l=1m的輕繩,一端穿在過O點的水平轉軸上,另一端固定一質量為m的小球,整個裝置繞O點在豎直面內轉動。給系統(tǒng)輸入能量,使小球通過最高點的速度不斷加快,通過傳感器測得小球通過最高點時,繩對小球的拉力F與小球在最高點動能Ek的關系如圖乙所示,重力加速度為g,不考慮摩擦和空氣阻力,請分析并回答以下問題:

          (1)若要小球能做完整的圓周運動,對小球過最高點的速度有何要求?(用題中給出的字母表示)。

          (2)請根據題目及圖像中的條件求出小球質量m的值。(g取10m/s2

          (3)求小球從圖中a點所示狀態(tài)到圖中b點所示狀態(tài)的過程中,外界對此系統(tǒng)做的功。

          (4)當小球達到圖乙中b點所示狀態(tài)時,立刻停止能量輸入。之后的運動過程中,在繩中拉力達到最大值的位置,輕繩繃斷,求繃斷瞬間繩中拉力的大小。

          【答案】1;(2;(3;(4

          【解析】試題分析:(1)小球剛好通過最高點做完整的圓周運動要求在最高點受力滿足:

          因此小球過最高點的速度要滿足:。

          2)小球在最高點時有:又因為:,

          所以繩對小球的拉力F與小球在最高點動能Ek的關系式為:

          由圖像知,當時,,代入上式得到:;又已知,則小球的質量

          3)由知:圖線的斜率值為,因此對應狀態(tài)b,可求出小球在最高點的動能,由,得到:。

          (或:由,將、代入,可求得:

          對小球從狀態(tài)a到狀態(tài)b的過程,有:外界對系統(tǒng)做的功為

          4)在停止能量輸入之后,小球在重力和輕繩拉力作用下在豎直面內做圓周運動,運動過程中機械能守恒。當小球運動到最低點時,繩中拉力達到最大值。

          設小球在最低點的速度為v,對從b狀態(tài)開始至達到最低點的過程應用機械能守恒定律,有:;

          設在最低點繩中拉力為Fm,由牛頓第二定律有:

          兩式聯(lián)立解得:

          即繃斷瞬間繩中拉力的大小為。

          練習冊系列答案
          相關習題

          科目:高中物理 來源: 題型:

          【題目】兩個小球在光滑水平面上沿同一直線,同一方向運動,B球在前,A球在后, , , , ,當A球與B球發(fā)生碰撞后,AB兩球的速度可能為:

          A. , B. ,

          C. , D. ,

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          科目:高中物理 來源: 題型:

          【題目】如圖所示,小球從豎直磚墻某位置靜止釋放,用頻閃照相機在同一底片上多次曝光,得到了圖中1、23、4、5…所示小球運動過程中每次曝光的位置.連續(xù)兩次曝光的時間間隔均為T,每塊磚的厚度為d.根據圖中的信息,下列判斷錯誤的是( )

          A. 位置“1”是小球釋放的初始位置

          B. 小球做勻加速直線運動

          C. 小球下落的加速度為

          D. 小球在位置“3”的速度為

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          科目:高中物理 來源: 題型:

          【題目】在用落體法“驗證機械能守恒定律”實驗時,某同學按照正確的步驟操作,并選得一條如圖所示的紙帶.其中O是起始點,AB、C是打點計時器連續(xù)打下的3個點,該同學用毫米刻度尺測量OA、B、C各點的距離,并記錄在圖中(單位cm),重錘質量為0.5kg,重力加速度g = 9.80m/s2.

          (1)根據圖中的數據,可知重物由O點運動到B點,重力勢能減少量△Ep=_____J,動能的增加量△Ek=_____J。(計算結果保留3位有效數字)

          (2)重力勢能的減少量△Ep往往大于動能的增加量△Ek,這是因為________________.

          (3)他進一步分析,發(fā)現本實驗存在較大誤差,為此設計出用如圖所示的實驗裝置來驗證機械能守恒定律.通過電磁鐵控制的小鐵球從A點自由下落,下落過程中經過光電門B時,通過與之相連的毫秒計時器(圖中未畫出)記錄擋光時間t,用毫米刻度尺測出AB之間的距離h,用精密儀器測得小鐵球的直徑d,重力加速度為g。實驗前應調整光電門位置使小球下落過程中球心通過光電門中的激光束。題中所給的d、th、g應滿足關系式___________________,方可驗證機械能守恒定律。

          (4)比較兩個方案,改進后的方案相比原方案的優(yōu)點是:____________________________。

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          科目:高中物理 來源: 題型:

          【題目】利用圖示裝置可以做力學中的許多實驗。

          1)利用此裝置做研究勻變速直線運動的實驗時,_______(選填需要不需要)設法消除小車和木板間的摩擦阻力的影響。

          2)利用此裝置探究加速度與質量的關系并用圖象法處理數據時,如果畫出的a-m關系圖象是曲線,則_________(選填不能)確定小車的加速度與質量成反比。

          3)利用此裝置探究功與速度變化的關系的實驗時,通過增減砝碼改變小車所受拉力時,_________(選填需要不需要)重新調節(jié)木板的傾斜度。

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          科目:高中物理 來源: 題型:

          【題目】一個1000匝的線圈,在0.4s內穿過它的磁通量從0.01Wb增加到0.09Wb. :

          求:(1)線圈中產生的感應電動勢的數值。

          (2)如果由該線圈和電阻組成一個閉合回路,回路中的總電阻是1000Ω,那么電路中的電流有多大?

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          【題目】一物體的質量為m,在水平恒力F的作用下發(fā)生了一段位移S,始末狀態(tài)的速度分別是,如圖所示。

          (1)該過程中恒力對物體所做的功______________;

          (2)物體始末狀態(tài)的動能______________;

          (3)恒力對物體所做的功與物體動能的變化的關系式是______________________________。

          (以上填空內容均要求用已知物理量的字母表示)。

          (4)請根據牛頓第二定律和運動學規(guī)律,寫出上述關系式的推導過程__________。

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          科目:高中物理 來源: 題型:

          【題目】關于萬有引力定律的數學表達式,下列說法中正確的是( 。

          A. 公式中G為引力常量,是人為規(guī)定的

          B. r趨近零時,萬有引力趨于無窮大

          C. mlm2的萬有引力與m2ml的萬有引力總是大小相等,與ml、m2的大小無關

          D. mlm2的萬有引力與m2ml的萬有引力總是大小相等,方向相反,是一對平衡力

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          【題目】關于靜電場和磁場的說法,正確的是(

          A. 電場中某點的場強與試探電荷的電荷量成反比

          B. 電場中場強越大的點,電勢不一定越高

          C. 磁場磁感應強度的方向就是通電直導線的受力方向

          D. 電流產生磁場的磁感線是閉合的,條形磁鐵磁場的磁感線不是閉合的

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