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某校举行托乒乓球跑步比赛,赛道为水平直道,比赛距离为s.比赛时.某同学将球置于球...

某校举行托乒乓球跑步比赛,赛道为水平直道,比赛距离为s.比赛时.某同学将球置于球拍中心,以大小为a的加速度从静止开始做匀加速直线运动,当速度达到v时,再以v做匀速直线运动跑至终点.整个过程中球一直保持在球拍中心不动.比赛中,该同学在匀速直线运动阶段保持球拍的倾角为θ,如图所示,设球在运动中受到的空气阻力大小与其速度大小成正比,方向与运动方向相反,不计球与球拍之间的摩擦,球的质量为m,重力加速度为g.
(1)求空气阻力大小与球速大小的比例系数k;
(2)求在加速跑阶段球拍倾角θ随速度v变化的关系式;
(3)整个匀速跑阶段,若该同学速度仍为v,而球拍的倾角比θ大了β并保持不变,不计球在球拍上的移动引起的空气阻力变化,为保证到达终点前球不从球拍上距离中心为r的下边沿掉落,求β应满足的条件.

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(1)在匀速运动阶段,受力平衡,根据平衡条件列式即可求解; (2)加速阶段,设球拍对球的支持力为N′,根据牛顿第二定律即可求解; (3)根据牛顿第二定律求出球沿球拍面下滑的加速度,当球运动的位移小于等于r时,球不从球拍上掉落,根据运动学基本公式列式即可求解. 【解析】 (1)在匀速运动阶段,有mgtanθ=kv 得k= (2)加速阶段,设球拍对球的支持力为N′,有 N′sinθ-kv=ma N′cosθ=mg 得tanθ=+tanθ (3)以速度v匀速运动时,设空气阻力与重力的合力为F,有F= 球拍倾角为θ+β时,空气阻力与重力的合力不变,设球沿球拍面下滑的加速度大小为a′,有 Fsinβ=ma′ 设匀速跑阶段所用时间为t,有t=- 球不从球拍上掉落的条件a′t2≤r 得sinβ≤ 答:(1)空气阻力大小与球速大小的比例系数k为; (2)在加速跑阶段球拍倾角θ随速度v变化的关系式为tanθ=+tanθ; (3)β应满足的条件为sinβ≤.
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考点分析:
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有人设计了一种带电颗粒的速率分选装置,其原理如图所示,两带电金属板间有匀强电场,方向竖直向上,其中PQNM矩形区域内还有方向垂直纸面向外的匀强磁场.一束比荷(电荷量与质量之比)均为manfen5.com 满分网的带正电颗粒,以不同的速率沿着磁场区域的水平中心线为O′O进入两金属板之间,其中速率为v的颗粒刚好从Q点处离开磁场,然后做匀速直线运动到达收集板.重力加速度为g,PQ=3d,NQ=2d,收集板与NQ的距离为l,不计颗粒间相互作用.求:
(1)电场强度E的大小;
(2)磁感应强度B的大小;
(3)速率为λv(λ>1)的颗粒打在收集板上的位置到O点的距离.

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如图所示为一种摆式摩擦因数测量仪,可测量轮胎与地面间动摩擦因数,其主要部件有:底部固定有轮胎橡胶片的摆锤和连接摆锤的轻质细杆.摆锤的质量为m,细杆可绕轴O在竖直平面内自由转动,摆锤重心到O点距离为L.测量时,测量仪固定于水平地面,将摆锤从与O等高的位置处静止释放.摆锤到最低点附近时,橡胶片紧压地面擦过一小段距离s(s<L),之后继续摆至与竖直方向成θ角的最高位置.若摆锤对地面的压力可视为大小为F的恒力,重力加速度为g,求:
(1)摆锤在上述过程中损失的机械能;
(2)在上述过程中摩擦力对摆锤所做的功;
(3)橡胶片与地面之间的动摩擦因数.

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(1)如图1所示为光学实验用的长方体玻璃砖,它的______面不能用手直接接触.在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中,两位同学绘出的玻璃砖和三个针孔a、b、c的位置相同,且插在c位置的针正好挡住插在a、b位置的针的像,但最后一个针孔的位置不同,分别为d、e两点,如图2所示,计算折射率时,用______(填“d”或“e”)得到的值较小,用______(填“d”或“e”)点得到的值误差较小.
(2)某中学生课外科技活动小组利用铜片、锌片和家乡盛产的柑橘制作了果汁电池,他们测量这种电池的电动势E和内阻r,并探究电极间距对E和r的影响,实验器材如图3所示.
①测量E和r的实验方案为:调节滑动变阻器,改变电源两端的电压U和流过电源的电流I,依据公式______,利用测量数据作出U-I图象,得出E和r.
②将电压表视为理想表,要求避免电流表分压作用对测量结果的影响,请在图中用笔画线代替导线连接电路.
③实验中依次减小铜片与锌片的间距,分别得到相应果汁电池的U-I图象如图中(a)(b)(c)(d)所示,由此可知:
在该实验中,随电极间距的减小,电源电动势______(填“增大”、“减小”或“不变”),电源内阻______(填“增大”、“减小”或“不变”).
曲线(c)对应的电源电动势E=______V,内阻r=______Ω,当外电路总电阻为2500Ω时,该电源的输出功率P=______mW.(均保留三位有效数字)
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manfen5.com 满分网如图所示,正方形区域MNPQ内有垂直纸面向里的匀强磁场.在外力作用下,一正方形闭合刚性导线框沿QN方向匀速运动,t=0时刻,其四个顶点M′、N′、P′、Q′恰好在磁场边界中点.下列图象中能反映线框所受安培力f的大小随时间t变化规律的是( )
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manfen5.com 满分网空间中P、Q两点处各固定一个点电荷,其中P点处为正电荷,P、Q两点附近电场的等势面分布如图所示,a、b、c、d为电场中的4个点,则( )
A.P、Q两点处的电荷等量同种
B.a点和b点的电场强度相同
C.c点的电势低于d点的电势
D.负电荷从a到c,电势能减少
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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