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如图所示,有一质量不计的杆AO,长为R,可绕A自由转动.用绳在O点悬挂一个重为G...
如图所示,有一质量不计的杆AO,长为R,可绕A自由转动.用绳在O点悬挂一个重为G的物体,另一根绳一端系在O点,另一端系在圆弧形墙壁上的C点.当点C由图示位置逐渐向上沿圆弧CB移动过程中(保持OA与地面夹角θ不变),OC绳所受拉力的大小变化情况是( )
A.逐渐减小
B.逐渐增大
C.先减小后增大
D.先增大后减小
考点分析:
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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=0.2C.将弹簧拉至水平后,以初速度V
=20m/s竖直向下射出小球P,小球P到达O点的正下方O
1点时速度恰好水平,其大小V=15m/s.若O、O
1相距R=1.5m,小球P在O
1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=0.5m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=10m/s
2.那么,
(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).
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如图所示,直线形挡板p
1p
2p
3与半径为r的圆弧形挡板p
3p
4p
5平滑连接并安装在水平台面b
1b
2b
3b
4上,挡板与台面均固定不动.线圈c
1c
2c
3的匝数为n,其端点c
1、c
3通过导线分别与电阻R
1和平行板电容器相连,电容器两极板间的距离为d,电阻R
1的阻值是线圈c
1c
2c
3阻值的2倍,其余电阻不计,线圈c
1c
2c
3内有一面积为S、方向垂直于线圈平面向上的匀强磁场,磁场的磁感应强度B随时间均匀增大.质量为m的小滑块带正电,电荷量始终保持为q,在水平台面上以初速度v
从p
1位置出发,沿挡板运动并通过p
5位置.若电容器两板间的电场为匀强电场,p
1、p
2在电场外,间距为L,其间小滑块与台面的动摩擦因数为μ,其余部分的摩擦不计,重力加速度为g.
求:
(1)小滑块通过p
2位置时的速度大小.
(2)电容器两极板间电场强度的取值范围.
(3)经过时间t,磁感应强度变化量的取值范围.
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图示为修建高层建筑常用的塔式起重机.在起重机将质量m=5×10
3 kg的重物竖直吊起的过程中,重物由静止开始向上作匀加速直线运动,加速度a=0.2m/s
2,当起重机输出功率达到其允许的最大值时,保持该功率直到重物做v
m=1.02m/s的匀速运动.取g=10m/s
2,不计额外功.求:
(1)起重机允许输出的最大功率.
(2)重物做匀加速运动所经历的时间和起重机在第2秒末的输出功率.
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(1)在弹性限度内,弹簧弹力的大小与弹簧伸长(或缩短)的长度的比值,叫做弹簧的劲度系数.为了测量一轻弹簧的劲度系数,某同学进行了如下实验设计:如图所示,将两平行金属导轨水平固定在竖直向下的匀强磁场中,金属杆ab与导轨接触良好,水平放置的轻弹簧一端固定于O点,另一端与金属杆连接并保持绝缘.在金属杆滑动的过程中,弹簧与金属杆、金属杆与导轨均保持垂直,弹簧的形变始终在弹性限度内,通过减小金属杆与导轨之间的摩擦和在弹簧形变较大时读数等方法,使摩擦对实验结果的影响可忽略不计.
请你按要求帮助该同学解决实验所涉及的两个问题.
①帮助该同学完成实验设计.请你用低压直流电源(
)、滑动变阻器(
)、电流表(
)、开关(
)设计一电路图,画在图中虚线框内,并正确连在导轨的C、D两端.
②若已知导轨间的距离为d,匀强磁场的磁感应强度为B,正确连接电路后,闭合开关,使金属杆随挡板缓慢移动,当移开挡板且金属杆静止时,测出通过金属杆的电流为I
1,记下金属杆的位置,断开开关,测出弹簧对应的长度为x
1;改变滑动变阻器的阻值,再次让金属杆静止时,测出通过金属杆的电流为I
2,弹簧对应的长度为x
2,则弹簧的劲度系数k=______.
(2)气垫导轨(如图甲)工作时,空气从导轨表面的小孔喷出,在导轨表面和滑块内表面之间形成一层薄薄的空气层,使滑块不与导轨表面直接接触,大大减小了滑块运动时的阻力.为了验证动量守恒定律,在水平气垫导轨上放置两个质量均为a的滑块,每个滑块的一端分别与穿过打点计时器的纸带相连,两个打点计时器所用电源的频率均为b.气垫导轨正常工作后,接通两个打点计时器的电源,并让两滑块以不同的速度相向运动,两滑块相碰后粘在一起继续运动.图乙为某次实验打出的、点迹清晰的纸带的一部分,在纸带上以同间距的6个连续点为一段划分纸带,用刻度尺分别量出其长度s
1、s
2和s
3.若题中各物理量的单位均为国际单位,那么,碰撞前两滑块的动量大小分别为______、______,两滑块的总动量大小为______;碰撞后两滑块的总动量大小为______.重复上述实验,多做几次.若碰撞前、后两滑块的总动量在实验误差允许的范围内相等,则动量守恒定律得到验证.
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如图所示,空气中有一横截面为半圆环的均匀透明柱体,其内圆半径为r,外圆半径为R,R=
r.现有一束单色光垂直于水平端面A射入透明柱体,只经过两次全反射就垂直于水平端面B射出.设透明柱体的折射率为n,光在透明柱体内传播的时间为t,若真空中的光速为c,则( )
A.n可能为
B.n可能为2
C.t可能为
D.t可能为
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