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有一个竖直固定在地面的透气圆筒,筒中有一劲度为k的轻弹簧,其下端固定,上端连接一...

有一个竖直固定在地面的透气圆筒,筒中有一劲度为k的轻弹簧,其下端固定,上端连接一质量为m的薄滑块,圆筒内壁涂有一层新型智能材料--ER流体,它对滑块的阻力可调.起初,滑块静止,ER流体对其阻力为0,弹簧的长度为L.现有一质量也为m的物体从距地面2L处自由落下,与滑块碰撞后粘在一起向下运动.为保证滑块做匀减速运动,且下移距离为manfen5.com 满分网时速度减为0,ER流体对滑块的阻力须随滑块下移而变.试求(忽略空气阻力):
(1)下落物体与滑块碰撞过程中系统损失的机械能;
(2)滑块下移距离d时ER流体对滑块阻力的大小.
(3)已知弹簧的弹性势能的表达式为manfen5.com 满分网(式中k为弹簧劲度系数,x为弹簧的伸长或压缩量),试求:两物体碰撞后粘在一起向下运动manfen5.com 满分网距离,速度减为零的过程中,ER流体对滑块的阻力所做的功.

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(1)根据机械能守恒定律求出物体下落与薄滑块碰撞前的速度,根据动量守恒定律求出碰后的速度,从而求出碰撞过程中系统损失的机械能. (2)对系统受力分析,根据匀变速直线运动的速度位移公式求出加速度的大小,结合牛顿第二定律和胡克定律求出滑块下移距离d时ER流体对滑块阻力的大小. (3)分别求出重力势能和弹性势能的变化量,根据能量守恒定律求出ER流体对滑块的阻力所做的功. 【解析】 (1)设物体下落末速度为v,由机械能守恒定律…① 得: 设碰后共同速度为v1,由动量守恒定律  2mv1=mv…② 得: 碰撞过程中系统损失的机械能    (2)设加速度大小为a,有…③ 得: 设弹簧弹力为FN,ER流体对滑块的阻力为FER受力分析如图所示 FN+FER-2mg=2ma…④ FN=mg+kd…⑤ 联立③④⑤三式解得: (3)从碰撞结束瞬间到最低点的过程中, 重力做功为:…⑥ 弹性势能的变化为:…⑦ 所以重力做功恰等于弹性势能的增加,所以ER流体做功等于动能变化 答:(1)下落物体与滑块碰撞过程中系统损失的机械能为. (2)滑块下移距离d时ER流体对滑块阻力的大小. (3)ER流体对滑块的阻力所做的功为.
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考点分析:
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如图所示,处于匀强磁场中的两根足够长、电阻不计的平行金属导轨相距了 1m,导轨平面与水平面成θ=37°角,下端连接阻值为R=2Ω的电阻.磁场方向垂直导轨平面向上,磁感应强度为0.4T.质量为0.2kg、电阻不计的金属棒放在两导轨上,棒与导轨垂直并保持良好接触,它们之间的动摩擦因数为0.25.金属棒沿导轨由静止开始下滑.(g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)
(1)判断金属棒下滑过程中产生的感应电流方向;
(2)求金属棒下滑速度达到5m/s时的加速度大小;
(3)当金属棒下滑速度达到稳定时,求电阻R消耗的功率.

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(1)在“验证力的平行四边形定则”的实验中,某同学经历了以下实验步骤(如图1):manfen5.com 满分网
A. 用铅笔和直尺在白纸上从O点沿着两细绳方向画直线,按一定标度作出两个力F1和F2的图示,根据平行四边形定则作图求出合力F;
B.只用一个测力计,通过细绳把橡皮筋与细绳的连接点拉到同样的位置O;
C. 用铅笔记下O点的位置和两条细绳的方向,读出两个弹簧秤的示数;
D.在水平放置的木板上,垫一张白纸并用图钉固定,把橡皮筋的一端固定在板上A点,用两条细绳连接在橡皮筋的另一端,通过细绳同时用两个测力计互成角度地拉橡皮筋,使橡皮筋与细绳的连接点到达某一位置O;
E.记下测力计的读数和细绳方向,按同一标度作出这个力的图示F′,比较这个实测合力和按平行四边形定则求出的合力F,看它们的大小和方向是否相等;
F.改变两测力计拉力的大小和方向,多次重复实验,根据实验得出结论.
①将以上实验步骤按正确顺序排列,应为______(填选项前的字母).
②在物理学中跟力一样,运算时遵守平行四边形定则的物理量还有______至少写出三个,要求写名称).
(2)图2是利用两个电流表A1(微安表)和A2(毫安表)测量干电池电动势E和内阻r的电路原理图.图中S为开关.R为滑动变阻器,固定电阻Rl和A1内阻之和为l0000Ω(比r和滑动变阻器的总电阻都大得多),A2为理想电流表.
①按电路原理图在图3虚线框内各实物图之间画出连线.
②在闭合开关S前,将滑动变阻器的滑动端c移动至______(填“a端”、“中央”或“b端”).
③闭合开关S,移动滑动变阻器的滑动端c至某一位置,读出电流表A1和A2的示数I1和I2.多次改变滑动端c的位置,得到的数据为
I1(mA)0.1200.1250.1300.1350.1400.145
I2(mA)48040032023214068
在图4所示的坐标纸上以I1为纵坐标、I2为横坐标画出所对应的I1--I2曲线.
④利用所得曲线求得电源的电动势E=______V,内阻r=______Ω.
⑤该电路中电源输出的短路电流Im=______A.
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设电子质量为m,电荷为e,以角速度绕带正电的质子作圆周运动.当加上磁场方向与电子轨道平面垂直、磁感应强度为B的磁场时,设电子轨道半径不变,而角速度发生变化.你可能不会求角速度的变化△ω,但仍可运用物理学中常用的方法,在下列选项中,判断△ω的值可近似等于( )
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如图是质谱仪的工作原理示意图.粒子源(在加速电场上方,未画出)产生的带电粒子被加速电场加速后,进入速度选择器.速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B和E.平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片A1A2.平板S下方有强度为B的匀强磁场.下列表述正确的是( )
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A.速度选择器中的磁场方向垂直纸面向里
B.能通过狭缝P的带电粒子的速率等于manfen5.com 满分网
C.粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P,粒子的比荷(manfen5.com 满分网)越大
D.粒子所带电荷量相同时,打在胶片上的位置越靠近狭缝P,表明其质量越大
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如图,一理想变压器原线圈接入一交流电源,副线圈电路中R1、R2、R3和R4均为固定电阻.开关S是闭合的,manfen5.com 满分网manfen5.com 满分网为理想电压表,读数分别为U1和U2manfen5.com 满分网manfen5.com 满分网 和 manfen5.com 满分网为理想电流表,读数分别为I1、I2和I3.U1数值不变,现断开S,下列推断中正确的是( )
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A.U2变小、I3变大
B.U2不变、I3变小
C.I1变小、I2变小
D.I1变大、I2变大
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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