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如图所示,在距水平地面高为0.4m处,水平固定一根长直光滑杆,杆上P处固定一定滑...

如图所示,在距水平地面高为0.4m处,水平固定一根长直光滑杆,杆上P处固定一定滑轮,滑轮可绕水平轴无摩擦转动,在P点的右边,杆上套一质量m=3kg的滑块A.半径R=0.3m的光滑半圆形轨道竖直地固定在地面上,其圆心O在P点的正下方,在轨道上套有一质量m=3kg的小球B.用一条不可伸长的柔软细绳,通过定滑轮将两小球连接起来.杆和半圆形轨道在同一竖直面内,滑块和小球均可看作质点,且不计滑轮大小的影响.现给滑块A施加一个水平向右、大小为60N的恒力F,则:
(1)求把小球B从地面拉到半圆形轨道顶点C的过程中力F做的功.
(2)求小球B运动到C处时所受的向心力的大小.
(3)问小球B被拉到离地多高时滑块A与小球B的速度大小相等?

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(1)根据几何知识求出滑块移动的位移大小,再求解力F做的功. (2)当B球到达C处时,滑块A的速度为零,力F做的功等于AB组成的系统机械能的增加,根据功能关系列方程求解小球B运动到C处时的速度大小v.由向心力公式求向心力. (3)当绳与轨道相切时两球速度相等,小滑块A与小球B的速度大小相等,由几何知识求出小球B上升的高度. 【解析】 (1)对于F的做功过程,由几何知识有   则力F做的功 所以,W=60×(0.5-0.1)=24J. (2)由于B球到达C处时,已无沿绳的分速度,所以此时滑块A的速度为零, 考察两球及绳子组成的系统的能量变化过程,由功能关系,得    代入已知量,得 解得 因为向心力公式为 所以,代入已知量,得 (3)当绳与轨道相切时两球速度相等, 由相似三角形知识,得 代入已知量,得 所以, 答: (1)把小球B从地面拉到半圆形轨道顶点C的过程中力F做的功为24J. (2)小球B运动到C处时所受的向心力的大小是100N. (3)小球B被拉到离地0.225m高时滑块A与小球B的速度大小相等.
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考点分析:
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两根可以滑动的金属杆MN、PQ,套在两根竖直光滑轨道上,放置在匀强磁场中,磁场方向垂直导轨平面(纸面)向里,两金属杆MN、PQ的长均为20cm,质量均为0.12kg,电阻均为0.1Ω,导轨电阻不计.用长0.5m的绝缘细线OO′将两金属杆相连,如图所示.
(1)保持回路MNQP的面积不变,当磁场的磁感应强度以2T/s的变化率均匀减小时,求回路中感应电流的大小.
(2)保持磁场的磁感应强度1T不变,将细线OO′剪断,同时用外力使金属杆MN以5m/s的速度竖直向上作匀速运动,试问金属杆PQ最终向什么方向以多大的速度做匀速运动?(设在竖直方向上轨道足够长,磁场范围足够大)

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如图甲所示,x轴沿水平方向,有一用钕铁硼材料制成的圆柱形强磁体M,其圆形端面分别为N极和S极,磁体的对称中心置于x轴的原点O.现有一圆柱形线圈C从原点O左侧较远处开始沿x轴正方向做匀速直线运动,圆形线圈的中心轴始终与x轴重合,且其圆面始终与x轴垂直,在线圈两端接一阻值R=500Ω的定值电阻.现用两个传感器,一个测得通过圆环的磁通量随圆环位置的变化图象,如图乙所示,另一个测得R两端的电压随时间变化的图象,如图丙所示.已知在乙图象的图线上x=6mm的点的切线斜率最大,丙图中时刻6s到10s之间的图线是直线.则圆形线圈做匀速直线运动的速度大小是______mm/s,6s至8s期间流过电阻R的电量是______C.
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如图是某同学连接的实验实物图.闭合开关后A、B两灯都不亮.他采用下列两种方法对故障原因进行排查:(灯泡A、B的规格均为2.5V、1W,变阻器为10Ω、1A)
(1)应用多用表的直流电压档进行检查,那么选择开关应置于    档.
A、2.5V   B、10V    C、50V     D、250V
该同学的测试结果如表1所示,则在测试a、b间直流电压时,红表笔应当接触    .(填a或b)
根据测量结果,可以判断的故障是:   
A、灯A短路       B、灯B短路      C、c、d段断路     D、d、f段断路
(2)将开关断开,再选择欧姆挡测试,测量结果如表2所示,那么检查出的结果是:   
A、灯A断路     B、灯B断路      C、灯A、B都断路     D、d、e间导线断路
表一
测试点电压示数
a、b有示数
b、d有示数
c、d无示数
d、f有示数
表二
测量点表针偏转情况
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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