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(09·四川·25) (20分)如图所示,轻弹簧一端连于固定点O,可在竖直平面内...

(09·四川·25) (20分)如图所示,轻弹簧一端连于固定点O,可在竖直平面内自由转动,另一端连接一带电小球P,其质量m=2×10-2 kg,电荷量q=0.2 C.将弹簧拉至水平后,以初速度V0=20 m/s竖直向下射出小球P,小球P到达O点的正下方O1点时速度恰好水平,其大小V=15 m/s.若O、O1相距R=1.5 m,小球P在O1点与另一由细绳悬挂的、不带电的、质量M=1.6×10-1 kg的静止绝缘小球N相碰。碰后瞬间,小球P脱离弹簧,小球N脱离细绳,同时在空间加上竖直向上的匀强电场E和垂直于纸面的磁感应强度B=1T的弱强磁场。此后,小球P在竖直平面内做半径r=0.5 m的圆周运动。小球P、N均可视为质点,小球P的电荷量保持不变,不计空气阻力,取g=10 m/s2。那么,

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(1)弹簧从水平摆至竖直位置的过程中,其弹力做功为多少?

(2)请通过计算并比较相关物理量,判断小球P、N碰撞后能否在某一时刻具有相同的速度。

(3)若题中各量为变量,在保证小球P、N碰撞后某一时刻具有相同速度的前提下,请推导出r的表达式(要求用B、q、m、θ表示,其中θ为小球N的运动速度与水平方向的夹角)。

 

(1)J(2)见解析(3) 【解析】(1)设弹簧的弹力做功为W,有: ① 代入数据,得:W=J ② (2)由题给条件知,N碰后作平抛运动,P所受电场力和重力平衡,P带正电荷。设P、N碰后的速度大小分别为v1和V,并令水平向右为正方向,有:     ③ 而:     ④ 若P、N碰后速度同向时,计算可得V
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考点分析:
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(09·浙江·24)(18分)某校物理兴趣小组决定举行遥控赛车比赛。比赛路径如图所示,赛车从起点A出发,沿水平直线轨道运动L后,由B点进入半径为R的光滑竖直圆轨道,离开竖直圆轨道后继续在光滑平直轨道上运动到C点,并能越过壕沟。已知赛车质量m=0.1kg,通电后以额定功率P=1.5w工作,进入竖直轨道前受到阻力恒为0.3N,随后在运动中受到的阻力均可不记。图中L=10.00m,R=0.32m,h=1.25m,S=1.50m。问:要使赛车完成比赛,电动机至少工作多长时间?(取g=10)

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(09·安徽·24)(20分)过山车是游乐场中常见的设施。下图是一种过山车的简易模型,它由水平轨道和在竖直平面内的三个圆形轨道组成,B、C、D分别是三个圆形轨道的最低点,B、C间距与C、D间距相等,半径6ec8aac122bd4f6e6ec8aac122bd4f6e。一个质量为6ec8aac122bd4f6ekg的小球(视为质点),从轨道的左侧A点以6ec8aac122bd4f6e的初速度沿轨道向右运动,A、B间距6ec8aac122bd4f6em。小球与水平轨道间的动摩擦因数6ec8aac122bd4f6e,圆形轨道是光滑的。假设水平轨道足够长,圆形轨道间不相互重叠。重力加速度取6ec8aac122bd4f6e,计算结果保留小数点后一位数字。

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试求

(1)小球在经过第一个圆形轨道的最高点时,轨道对小球作用力的大小;

(2)如果小球恰能通过第二圆形轨道,B、C间距6ec8aac122bd4f6e应是多少;

(3)在满足(2)的条件下,如果要使小球不能脱离轨道,在第三个圆形轨道的设计中,半径6ec8aac122bd4f6e应满足的条件;小球最终停留点与起点6ec8aac122bd4f6e的距离。

 

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(09·广东文科基础·57) 图所示是一个玩具陀螺。a、b和c是陀螺上的三个点。当陀螺绕垂直于地面的轴线以角速度ω稳定旋转时,下列表述正确的是      (    )

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A.a、b和c三点的线速度大小相等   B.a、b和c三点的角速度相等

C.a、b的角速度比c的大           D.c的线速度比a、b的大

 

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(09·上海·43)右图为一种早期的自行车,这种下带链条传动的自行车前轮的直径很大,这样的设计在当时主要是为了                     (    )

A.提高速度                   B.提高稳定性

C.骑行方便                   D.减小阻力

 

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(2010·重庆卷)(18分)小明站在水平地面上,手握不可伸长的轻绳一端,绳的另一端系有质量为m的小球,甩动手腕,使球在竖直平面内做圆周运动。当球某次运动到最低点时,绳突然断掉,球飞行水平距离d后落地。如题24图所示。已知握绳的手离地面高度为d,手与球之间的绳长为6ec8aac122bd4f6ed,重力加速度为g。忽略手的运动半径和空气阻力。

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(1)求绳断时球的速度大小6ec8aac122bd4f6e和球落地时的速度大小6ec8aac122bd4f6e

(2)向绳能承受的最大拉力多大?

(3)改变绳长,使球重复上述运动,若绳仍在球运动到最低点时断掉,要使球抛出的水平距离最大,绳长应是多少?最大水平距离为多少?

 

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试题属性
  • 题型:计算题
  • 难度:中等

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