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一长l=0.80m的轻绳一端固定在O点,另一端连接一质量m=0.10kg的小球,...

一长l=0.80m的轻绳一端固定在O点,另一端连接一质量m=0.10kg的小球,悬点O距离水平地面的高度H=1.00m.开始时小球处于A点,此时轻绳拉直处于水平方向上,如图所示.让小球从静止释放,当小球运动到B点时,轻绳碰到悬点O正下方一个固定的钉子P时立刻断裂.不计轻绳断裂的能量损失,取重力加速度g=10m/s2.求:
(1)当小球运动到B点时的速度大小;
(2)绳断裂后球从B点抛出并落在水平地面的C点,求C点与B点之间的水平距离;
(3)若OP=0.6m,轻绳碰到钉子P时绳中拉力达到所能承受的最大拉力断裂,求轻绳能承受的最大拉力.

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(1)根据机械能守恒定律求出小球运动到B点的速度大小. (2)平抛运动在水平方向上做匀速直线运动,在竖直方向上做自由落体运动,根据竖直方向上的高度求出运动的时间,根据B点的速度和时间求出水平距离. (3)在P点绳子的拉力和小球重力的合力提供向心力,根据牛顿第二定律求出轻绳能承受的最大拉力. 【解析】 (1)设小球运动到B点时的速度大小vB,由机械能守恒定律得① 解得小球运动到B点时的速度大小=4.0 m/s            ② (2)小球从B点做平抛运动,由运动学规律得x=vBt③ ④ 解得C点与B点之间的水平距离=0.80m      ⑤ (3)若轻绳碰到钉子时,轻绳拉力恰好达到最大值Fm,由牛顿定律得   ⑥ r=l-d  ⑦ 由以上各式解得Fm=9N                        答:(1)当小球运动到B点时的速度大小为4m/s. (2)C点与B点之间的水平距离为0.80m. (3)轻绳能承受的最大拉力为9N.
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考点分析:
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(1)现要测定一个额定电压6V、额定功率3W的小灯泡的伏安特性曲线.要求所测电压范围为0V~5.5V.
现有器材:
直流电源E(电动势6V,内阻不计);
电压表manfen5.com 满分网(量程6V,内阻约为4×104Ω);
电流表manfen5.com 满分网(量程300mA,内阻约为2Ω);
电流表manfen5.com 满分网(量程600mA,内阻约为1Ω);
滑动变阻器R(最大阻值约为30Ω);
电子键S,导线若干.
①如果既要满足测量要求,又要测量误差较小,应该选用的电流表是______
②如图1已经完成部分导线的连接,请你在实物接线图中完成余下导线的连接.
(2)某同学用如图2所示的实验装置验证机械能守恒定律.实验所用的电源为学生电源,输出电压为6V的频率为50Hz交流电和直流电两种.重锤从高处由静止开始下落,重锤上拖着的纸带打出一系列的点,对纸带上的点迹进行测量,即可验证机械能守恒定律.
①他进行了下面几个操作步骤:
A.按照图示的装置安装器件;
B.将打点计时器接到电源的“直流输出”上;
C.用天平测出重锤的质量;
D.先接通电源,后释放纸带,打出一条纸带;
E.测量纸带上某些点间的距离;
F.根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能.
其中没有必要进行的步骤是______,操作不当的步骤是______
②他进行正确测量后挑选出一条点迹清晰的纸带进行测量分析.如图3所示.其中O点为起始点,A、B、C、D、E、F为六个计数点.根据以上数据,当打点到B点时重锤的速度______m/s,计算出该对应的manfen5.com 满分网=______ m2/s2,gh=______ m2/s2,可认为在误差范围内存在关系式______,即可验证机械能守恒定律.(g=9.8m/s2
③他继续根据纸带算出各点的速度v,量出下落距离h,并以manfen5.com 满分网为纵轴、以h为横轴画出的图象,应是图4中的______
④他进一步分析,发现本实验存在较大误差.为此设计出用如图5示的实验装置来验证机械能守恒定律.通过电磁铁控制的小铁球从A点自由下落,下落过程中经过光电门B时,通过与之相连的毫秒计时器(图中未画出)记录挡光时间t,用毫米刻度尺测出AB之间的距离h,用游标卡尺测得小铁球的直径d.重力加速度为g.实验前应调整光电门位置使小球下落过程中球心通过光电门中的激光束.小铁球通过光电门时的瞬时速度v=______.如果d、t、h、g存在关系式______,也可验证机械能守恒定律.
⑤比较两个方案,改进后的方案相比原方案的最主要的优点是:______
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A.h
B.2h
C.3h
D.4h
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A.圆盘上金属小球带负电,且转速减小
B.圆盘上金属小球带负电,且转速增加
C.圆盘上金属小球带正电,且转速不变
D.圆盘上金属小球带正电,且转速减小
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B.波中质点P的振动的周期为0.3 s
C.可以画出波中质点P的振动图象
D.该时间段内质点P经过的路程为24 m
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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