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如图所示,用内壁光滑的薄壁细圆管弯成的由半圆形APB(圆半径比细管的内径大得多)...

如图所示,用内壁光滑的薄壁细圆管弯成的由半圆形APB(圆半径比细管的内径大得多)和直线BC组成的轨道固定在水平桌面上,已知APB部分的半径R=1.0m,BC段长L=1.5m.弹射装置将一个质量为1kg的小球(可视为质点)以v=5m/s的水平初速度从A点弹入轨道,小球从C点离开轨道随即水平抛出,桌子的高度h=1.2m,不计空气阻力,g取10m/s2.求:
(1)小球在半圆轨道上运动时的角速度ω和向心加速度a的大小及圆管对小球的作用力大小;
(2)小球从A点运动到C点的时间t;
(3)小球将要落到地面上D点时的速度大小.

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(1)小球在半圆形APB管内做匀速圆周运动时,角速度ω=,加速度a=ωv.根据牛顿第二定律求出圆管对小球的作用力大小; (2)小球从A到B的时间t1=,从B到C做匀速直线运动,时间为. (3)根据动能定理求出小球将要落到地面上D点时的速度大小. 【解析】 (1)小球在半圆形APB管内做匀速圆周运动时,角速度ω==, 加速度为a=ωv=5×5m/s2=25m/s2. 根据牛顿第二定律得,圆管对小球的作用力大小F=ma=25N. (2)小球从A到B的时间t1==,从B到C做匀速直线运动,时间为= 故小球从A点运动到C点的时间t=t1+t2=0.928s; (3)对于平抛运动过程,根据动能定理得   mgh=- 解得,v=7m/s 答: (1)小球在半圆轨道上运动时的角速度ω是5rad/s,向心加速度a的大小为25m/s2.圆管对小球的作用力大小是25N; (2)小球从A点运动到C点的时间t是0.928s; (3)小球将要落到地面上D点时的速度大小是7m/s.
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考点分析:
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某同学利用如图1所示的装置测量当地的重力加速度.实验步骤如下:
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A.按装置图安装好实验装置;
B.用游标卡尺测量小球的直径d;
C.用米尺测量悬线的长度l;
D.让小球在竖直平面内小角度摆动.当小球经过最低点时开始计时,并计数为0,此后小球每经过最低点一次,依次计数1、2、3….当数到20时,停止计时,测得时间为t;
E.多次改变悬线长度,对应每个悬线长度,都重复实验步骤C、D;
F.计算出每个悬线长度对应的t 2
G.以t 2 为纵坐标、l为横坐标,作出t 2-l图线.
结合上述实验,完成下列任务:
①用游标为10分度(测量值可准确到0.1mm)的卡尺测量小球的直径.某次测量的示数如图2所示,读出小球直径d的值为______cm.
②该同学根据实验数据,利用计算机作出t 2-l图线如图3所示.根据图线拟合得到方程t 2=404.0l+3.5.由此可以得出当地的重力加速度g=______m/s2.(取π 2=9.86,结果保留3位有效数字)
③从理论上分析图线没有过坐标原点的原因,下列分析正确的是______
A.不应在小球经过最低点时开始计时,应该在小球运动到最高点开始计时;
B.开始计时后,不应记录小球经过最低点的次数,而应记录小球做全振动的次数;
C.不应作t 2-l图线,而应作t-l图线;
D.不应作t 2-l图线,而应作t 2-(l+manfen5.com 满分网d)图线.
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①图1所示示为探究牛顿第二定律的实验装置,该装置由气垫导轨、两个光电门、滑块和沙桶等组成.光电门可以测出滑块分别通过两个光电门的瞬时速度,导轨标尺可以测出两个光电门间的距离,另用天平测出滑块和沙桶的质量分别为M和m.下面说法正确的是______(选填字母代号).
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A.用该装置可以测出滑块的加速度
B.用该装置探究牛顿第二定律时,要保证拉力近似等于沙桶的重力,因此必须满足m<<M
C.可以用该装置验证机械能守恒定律,但必须满足m<<M
D.可以用该装置探究动能定理,但不必满足m<<M
②某同学采用控制变量法探究牛顿第二定律,在实验中他将沙桶所受的重力作为滑块受到的合外力F,通过往滑块上放置砝码改变滑块的质量M.在实验中他测出了多组数据,并画出了如图2所示的图象,图象的纵坐标为滑块的加速度a,但图象的横坐标他忘记标注了,则下列说法正确的是______
A.图象的横坐标可能是F,图象AB段偏离直线的原因是没有满足m<<M
B.图象的横坐标可能是M,图象AB段偏离直线的原因是没有满足m<<M
C.图象的横坐标可能是manfen5.com 满分网,图象AB段偏离直线的原因是没有满足m<<M
D.若图象的横坐标是manfen5.com 满分网,且没有满足m<<M,图象的AB部分应向虚线上方偏离.
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manfen5.com 满分网如图1所示,光滑平行金属导轨MN、PQ所在平面与水平面成θ角,M、P两端接有阻值为R的定值电阻.阻值为r的金属棒ab垂直导轨放置,其它部分电阻不计.整个装置处在磁感应强度为B的匀强磁场中,磁场方向垂直导轨平面向上.从t=0时刻开始棒受到一个平行于导轨向上的外力F,由静止开始沿导轨向上运动,运动中棒始终与导轨垂直,且接触良好,通过R的感应电流随时间t变化的图象如图2所示.下面分别给出了穿过回路abPM的磁通量φ、磁通量的变化率manfen5.com 满分网、棒两端的电势差Uab和通过棒的电荷量q随时间变化的图象,其中正确的是( )
A.manfen5.com 满分网
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manfen5.com 满分网如图所示,带正电的点电荷固定于Q点,电子在库仑力作用下,沿顺时针方向做以Q为一个焦点的椭圆运动.O为椭圆的中心,M、P、N为椭圆上的三个点,M和N分别是椭圆上离Q最近和最远的点.则以下说法正确的是( )
A.电子在M点的速率最小
B.电子在N点的电势能最小
C.电子在P点受到的库仑力的方向指向O点
D.椭圆上N点的电势最低
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如图所示为一横波发生器的显示屏,可以显示出波由O点从平衡位置开始起振向右传播的图象,屏上每一小格长度为1cm.在t=0时刻横波发生器上能显示的波形如图所示.因为显示屏的局部故障,造成从水平位置A到B之间(不包括A、B两处)的波形无法被观察到,但故障不影响波在发生器内传播.此后的时间内,观察者看到波形相继传经B、C处,在t=5s时,观察者看到C处恰好第三次(C开始起振计第1次)出现平衡位置,则该波的波速不可能是( )
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A.7.2cm/s
B.6.0cm/s
C.4.8cm/s
D.3.6cm/s
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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