如图所示，高为0.3m的水平通道内，有一个与之等高的质量为M=1.2kg表面光滑...

如图所示，高为0.3m的水平通道内，有一个与之等高的质量为M=1.2kg表面光滑的立方体，长为L=0.2m的轻杆下端用铰链连接于O点，O点固定在水平地面上竖直挡板的底部（挡板的宽度可忽略），轻杆的上端连着质量为m=0.3kg的小球，小球靠在立方体左侧．取g=10m/s²，sin37°=0.6，cos37°=0.8．
（1）为了使轻杆与水平地面夹角α=37°时立方体平衡，作用在立方体上的水平推力F₁应为多大？
（2）若立方体在F₂=4.5N的水平推力作用下从上述位置由静止开始向左运动，则刚要与挡板相碰时其速度多大？
（3）立方体碰到挡板后即停止运动，而轻杆带着小球向左倒下碰地后反弹恰好能回到竖直位置，若小球与地面接触的时间为t=0.05s，则小球对地面的平均冲击力为多大？
（4）当杆回到竖直位置时撤去F₂，杆将靠在立方体左侧渐渐向右倒下，最终立方体在通道内的运动速度多大？

（1）根据平衡条件即可求解；（2）根据动能定理列式即可求解；（3）设小球碰地的速度为v2，根据机械能守恒求出速度，对小球的碰地过程，根据牛顿第二定律可求得平均作用力；（4）设杆靠在立方体向右倒下与地面的夹角为θ时小球与立方体分离，此时小球与立方体的速度分别为v和V，根据动能定理，牛顿第二定律，速度关系列式，联立方程即可求解．【解析】（1）对小球有N= F=N=4N （2）FLcos37°-mg（L-Lsin37°）= 可解得：v1=0.8m/s （3）设小球碰地的速度为v2，有 mgL+= 可解得 v2=2.15m/s 设小球碰地后反弹的速度为v3 有可解得 v3=2m/s 对小球的碰地过程，根据牛顿第二定律有（N-mg）=m 可解得 N=27.9N （4）设杆靠在立方体向右倒下与地面的夹角为θ时小球与立方体分离，此时小球与立方体的速度分别为v4和v5，可有 mgL（1-sinθ）=+ v4sinθ=v5 mgsinθ=m 联立上述方程可解得 v5=0.5m/s．答：（1）为了使轻杆与水平地面夹角α=37°时立方体平衡，作用在立方体上的水平推力F1应为4N；（2）若立方体在F2=4.5N的水平推力作用下从上述位置由静止开始向左运动，则刚要与挡板相碰时其速度0.8m/s；（3）小球对地面的平均冲击力为27.9N；（4）最终立方体在通道内的运动速度为0.5m/s．

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考点分析：

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如图所示，一质量m=0.10kg、电阻R=0.10Ω的矩形金属框abcd由静止开始释放，竖直向下进入匀强磁场．已知磁场方向垂直纸面向内，磁感应强度B=0.50T，金属框宽L=0.20m，开始释放时ab边与磁场的上边界重合．经过时间t₁，金属框下降了h₁=0.50m，金属框中产生了Q₁=0.45J的热量，取g=10m/s²．
（1）求经过时间t₁时金属框速度v₁的大小以及感应电流的大小和方向；
（2）经过时间t₁后，在金属框上施加一个竖直方向的拉力，使它作匀变速直线运动，再经过时间t₂=0.1s，又向下运动了h₂=0.12m，求金属框加速度的大小以及此时拉力的大小和方向（此过程中cd边始终在磁场外）．
（3）t₂时间后该力变为恒定拉力，又经过时间t₃金属框速度减小到零后不再运动．求该拉力的大小以及t₃时间内金属框中产生的焦耳热（此过程中cd边始终在磁场外）．
（4）在所给坐标中定性画出金属框所受安培力F随时间t变化的关系图线．
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如图所示，绝缘的光滑水平桌面高为h=1.25m、长为s=2m，桌面上方有一个水平向左的匀强电场．一个质量为m=2×10^-3kg、带电量为q=+5.0×10^-8C的小物体自桌面的左端A点以初速度v_A=6m/s向右滑行，离开桌子边缘B后，落在水平地面上C点．C点与B点的水平距离x=1m，不计空气阻力，取g=10m/s²．
（1）小物体离开桌子边缘B后经过多长时间落地？
（2）匀强电场E多大？
（3）为使小物体离开桌面边缘B后水平距离加倍，即x′=2x，某同学认为应使小物体带电量减半，你同意他的想法吗？试通过计算验证你的结论．

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如图（a）所示，一导热性能良好、内壁光滑的气缸水平放置，横截面积为S=2×10^-3m²、质量为m=4kg厚度不计的活塞与气缸底部之间封闭了一部分气体，此时活塞与气缸底部之间的距离为24cm，在活塞的右侧12cm处有一对与气缸固定连接的卡环，气体的温度为300K，大气压强 manfen5.com 满分网

Pa．现将气缸竖直放置，如图（b）所示，取g=10m/s²．求：
（1）活塞与气缸底部之间的距离；
（2）加热到675K时封闭气体的压强．

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为了用同一个DIS测量电路，不但能测量小灯泡的实际功率，还能测量电池组的电动势和内阻，设计了如图（a）所示的电路．其中被测小灯泡标注有“2.4V、0.3A”，共有四个滑动变阻器供实验中选用，其中：
R₁为“5Ω、1W”R₂为“10Ω、0.5W”
R₃为“10Ω、4W”R₄为“40Ω、4W”
（1）为了“测量电池组的电动势和内阻”，用电压传感器和电流传感器测量的数据作出图线．闭合S₁后测出的U-I图线如图（b）所示，根据图线可知电池组的内阻为______Ω．
（2）为了“测量小灯泡的实际功率与两端电压的变化关系”，根据图（b）所示，S₂处于______（选填“断开”或“闭合”）状态，滑动变阻器选用______．
（3）如果将小灯泡两端的连接线断开，直接用多用表的欧姆挡测量其电阻，测得的数值为______Ω．
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某实验小组利用力传感器和光电门传感器探究“动能定理”．将力传感器固定在小车上，用不可伸长的细线通过一个定滑轮与重物G相连，力传感器记录小车受到拉力的大小．在水平轨道上A、B两点各固定一个光电门传感器，用于测量小车的速度v₁和v₂，如图所示．在小车上放置砝码来改变小车质量，用不同的重物G来改变拉力的大小，摩擦力不计．
（1）实验主要步骤如下：
①测量小车和拉力传感器的总质量M₁，把细线的一端固定在力传感器上，另一端通过定滑轮与重物G相连，正确连接所需电路；

次数	M/kg	\|v₂²-v₁²\|/m²s^-2	△E/J	F/N	W/J
1	0.500	0.760	0.190	0.400	0.200
2	0.500	1.65	0.413	0.840	0.420
3	0.500	2.40	△E₃	1.22	W₃
4	1.00	2.40	1.20	2.42	1.21
5	1.00	2.84	1.42	2.86	1.43

②将小车停在点C，由静止开始释放小车，小车在细线拉动下运动，除了光电门传感器测量速度和力传感器测量拉力的数据以外，还应该记录的物理量为；
③改变小车的质量或重物的质量，重复②的操作．
（2）右侧表格中M是M₁与小车中砝码质量之和，△E为动能变化量，F是拉力传感器的拉力，W是F在A、B间所做的功．表中的△E₃= ，W₃= （结果保留三位有效数字）．
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试题属性

题型：解答题
难度：中等