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如图所示为放置在竖直平面内游戏滑轨的模拟装置,滑轨由四部分粗细均匀的金属杆组成,...

manfen5.com 满分网如图所示为放置在竖直平面内游戏滑轨的模拟装置,滑轨由四部分粗细均匀的金属杆组成,其中水平直轨AB与倾斜直轨CD长均为L=6m,圆弧形轨道AQC和BPD均光滑,AQC的半径为r=1m,AB、CD与两圆弧形轨道相切,O2D、O1C与竖直方向的夹角均为θ=37°.现有一质量为m=1kg的小球穿在滑轨上,以Ek0=24J的初动能从B点开始水平向左运动,小球与两段直轨道间的动摩擦因数均为μ=manfen5.com 满分网,设小球经过轨道连接处均无能量损失.(g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)求:
(1)小球第一次回到B点时的速度大小;
(2)小球第二次到达C点时的动能;
(3)小球在CD段上运动的总路程.
(1)对从B点出发到回到B点整个过程运用动能定理,求出小球第一次回到B点时的速度大小. (2)小球第二次到达C点时,对B到C运用动能定理,求出到达C点时的动能. (3)小球最终只能在圆弧形轨道BPD上做往复运动,即到达D点速度为零,对全过程运用动能定理,求出小球在CD段上运动的总路程. 【解析】 (1)根据动能定理得, mv12-Ek0=-μmgLcosθ-μmgL 代入 解得v1=m/s≈3.4m/s (2)小球第一次回到B点时的动能,继续运动, 根据动能定理得,mgr(1+cosθ)-μmgLcosθ=EKC-EK1 当到达C点时动能为EKC=mgr(1+cosθ)+EK1-μmgLcosθ=18+6-8=16J. (3)小球第二次到达C点后还剩16J的能量,继续上升还需克服重力做功为W=mgr(1+cos37°)=18J,才能到达A点,因此小球无法继续上升,滑到AQC某处后开始下滑,之后受摩擦力作用,上升高度越来越低. 小球最终只能在圆弧形轨道BPD上做往复运动,即到达D点速度为零, 由动能定理: 可得小球在斜轨CD上所通过的路程为s=39m 小球通过CD段的总路程为s=2L+s=51m 答:(1)小球第一次回到B点时的速度大小为3.4m/s. (2)小球第二次到达C点时的动能为16J. (3)小球在CD段上运动的总路程为51m.
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考点分析:
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辩析题:如图(a)所示,在电场强度为E、方向水平向右的匀强电场中,有两个质量均为m的小球A、B(可视为质点),被固定在一根绝缘轻杆的两端,轻杆可绕与电场方向垂直的固定转动轴O无摩擦转动,小球A、B与轴O间的距离分别为L、2L,其中小球B上带有电量为q的正电荷,小球A不带电.将轻杆转动到水平方向后,无初速释放,若已知manfen5.com 满分网=manfen5.com 满分网,求轻杆转动到何位置时,小球A、B的速度达到最大.
同学是这样解的:由于轻杆水平时无法平衡,在小球A、B的带动下,开始顺时针转动,当A、B的速度达到最大时,小球B所受的电场力与重力的合力恰与杆平行,如图(b)所示,所以tanθ=______
你认为这位同学的解法是否正确,若正确,请完成计算;若不正确,请说明理由,并用你自己的方法算出正确结果.manfen5.com 满分网
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如图(a)所示,水平放置的汽缸内封闭有体积为0.6m3的理想气体,已知此时汽缸内的气体温度为300K,气体压强与外界大气压强相等为p=1.0×105Pa,封闭气体的光滑活塞面积为10-4m3.缓慢加热汽缸内气体,并在活塞上加以适当的外力,气体经历了如图(b)所示的状态变化,求:
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(1)当温度上升到450K的状态B时,缸内气体的压强pB
(2)当气体处于状态B时,加在活塞上的外力F的大小和方向;
(3)当温度上升到600K的状态C时,缸内气体的体积VC
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如图所示,已知电源内阻为r=1Ω,定值电阻R1=2Ω,灯L上标有“3V、1.5W”的字样,当滑动变阻器R3的滑片P移到最右端时,电流表示数为1A,灯L恰能正常发光.
(1)求电源的电动势;
(2)求当P移到最左端时,电流表的示数;
(3)当滑动变阻器移到何位置时,电源的总功率最大?最大值为多少?

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如图(1)所示,A、B为倾斜的气垫导轨C上的两个固定位置,在A、B两点各放置一个光电门(图中未画出),将质量为M的小滑块从A点由静止开始释放(由于气垫导轨阻力很小,摩擦可忽略不计),两个光电门可测得滑块在AB间运动的时间t,再用尺测量出A点离B点的高度h.
(1)在其他条件不变的情况下,通过调节气垫导轨的倾角,从而改变A点离地的高度h,小球从A点运动到B点的时间t将随之改变,经多次实验,以manfen5.com 满分网为纵坐标、h为横坐标,得到如图(2)所示图象.则当下滑时间为t=0.6s时,h为______m;若实验当地的重力加速度为10m/s2,则AB间距s为______m.
(2)若实验中的气垫导轨改为普通木板,摩擦力的影响不可忽略,此种情况下产生的manfen5.com 满分网-h图象应为______(选填“直线”或“曲线”).

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某压力锅结构如图所示,盖好密封锅盖,将限压阀套在出气孔上,当锅内气体压强达到一定值时,气体就把限压阀顶起.
(1)若压力锅内的气体体积为V,该状态下气体的摩尔体积为V,则锅内气体分子数约为n=______.(阿伏加德罗常数为NA
(2)已知大气压强p随海拔高度H的变化满足p=p(1-aH),其中常数a>0,p为海平面处大气压强.根据该式,说明在不同海拔高度使用压力锅,阀门被顶起时锅内气体的温度随着海拔高度的增加而______(填“升高”、“降低”或“不变”).
(3)若某实验小组想利用上式来估算某处海拔高度,海平面处大气压强p和常量a均已知.具体做法为:将一装有压强传感器的空压力锅带到海平面某处后,盖紧锅盖,在出气孔上套上限压阀,对压力锅进行加热,当加热到限压阀恰被顶起时,压强传感器测得此时锅内气体压强为p1.然后小组成员携带该压力锅上升到某海拔高度H处,再次对压力锅进行加热,当加热到限压阀恰被顶起时,压强传感器测得此时锅内气体压强为p2.根据这些数据,可算得该处海拔高度H=______

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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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