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如图所示,竖直放置的光滑半圆形轨道与光滑水平面AB相切于B点,半圆形轨道的最高点...

如图所示,竖直放置的光滑半圆形轨道与光滑水平面AB相切于B点,半圆形轨道的最高点为C.轻弹簧一端固定在竖直挡板上,另一端有一质量为0.1kg的小球(小球与弹簧不相连).用力将小球向左推,小球将弹簧压缩一定量时用细绳固定住.此时弹簧的弹性势能为4.05J.烧断细绳,弹簧将小球弹出.取g=10m/s2,求
(1)欲使小球能通过最高点C,则半圈形轨道的半径最大为多少?
(2)欲使小球通过最高点C后落到水平面上的水平距离最大,则半圆形轨道的半径为多大?落点至B点的最大距离为多少?

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(1)小球从弹簧释放到运动到最高点的过程,可分两个过程:弹簧释放过程、小球离开弹簧到运动到最高点的过程.弹簧释放过程,小球与弹簧组成的系统机械能守恒,即可求出小球获得的初速度.B到C的过程,小球的机械能守恒.在C点,由重力和轨道的弹力的合力提供向心力,根据机械能守恒和牛顿第二定律结合求解; (2)小球离开C点后做平抛运动,根据平抛运动的规律和机械能守恒结合得到小球平抛水平距离与轨道半径的关系,运用数学知识求极值. 【解析】 (1)弹簧释放过程,由得 v1==9m/s B到C的运动过程中,由机械能守恒得 在C点有   由N≥0 得 得 (2)小球做平抛运动过程,x=v3t 由系统机械能守恒得  由以上得 根据数学知识得:当(8.1-4r)=4r时,x有极值 即时               得 xm=4r=4.04m 答: (1)欲使小球能通过最高点C,则半圈形轨道的半径最大为1.62m. (2)欲使小球通过最高点C后落到水平面上的水平距离最大,则半圆形轨道的半径为1.01m,落点至B点的最大距离为4.04m.
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考点分析:
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(1)某课外小组利用重锤自由下落探究外力做功与物体动能变化的关系.将打点计时器固定在铁架台上,让重锤带着纸带由静止自由下落,打点计时器在纸带上打下系列  的点.实验中挑选出一条点迹清晰的纸带如图所示,已知打点计时器所用电源的频率为50Hz,用直尺量得AB=2.1mm、BC=5.9mm、CD=9.8mm、DE=13.7mm、EF=17.5mm.
当地重力加速度为g=9.80m/s2.用天平称出重锤的质量是m=1.OOkg.则纸带上面B点到E点所对应的过程中,重力对重锤所做的功为W=______J;重锤动能的变化量△EK=______J;根据以上计算所得到的实验结论是______(计算结果均保留三位有效数字)
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(2)为了测量电阻Rx的阻值,实验室备有下列器材:
A.待测电阻Rx,阻值约为200Ω
B.直流电源,电动势约为3V,内电阻约为0.5Ω
C.电流表A1,量程1OmA,内阻r=80Ω
D.电流表A2,量程20mA,内阻约为30Ω
E.定值电阻R=100Ω
F.滑动变阻器R,最大阻值为20Ω,额定电流1.0A
G.单刀单掷开关一个,导线若干
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①为尽量准确地测出Rx的阻值,甲、乙、丙三位同学设计了三种实验电路.如图所示,你认为正确的是______.(填“甲”、“乙”或“丙”).
②开始实验时,在合上开关S前.滑动变阻器的滑动触头应置于.端(填“a”或“b”).
③按所选的电路进行测量,读出电流表A1的示数为I1,电流表A2的示数为I2.推导出计算Rx的表达式为Rx=______
1
(R
 
+r
 
1
)
I
 
2
-I
 
1
 
 
 
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manfen5.com 满分网一质量为m的滑块以初速度v自固定在地面上的粗糙斜面的底端开始冲上斜面,到达某一高度后又自动返回至斜面底端,图中分别给出了在整个运动过程中滑块的速度v、加速度a、动能EK及重力势能EP随时间t的变化关系图线,则其中可能正确的是( )(规定斜面底端所在水平面为参考平面)
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DIS是由传感器、数据采集器、计算机组成的信息采集处理系统.某课外实验小组利用DIS系统研究电梯的运动规律,他们在电梯内做实验,在电梯天花板上固定一个力传感器,传感器的测量挂钩向下,在挂钩上悬挂一个质量为1.0kg的钩码.在电梯由静止开始上升的过程中,计算机屏上显示如图所示的图象,则(g取10m/s2)( )
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A.t1到t2时间内,电梯匀速上升
B.t2到t3时间内,电梯处于静止状态
C.t3到t4时间内,电梯处于超重状态
D.t1到t2时间内,电梯的加速度大小为5m/s2
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如图所示,匀强磁场方向垂直纸面向里,磁感应强度大小为B.矩形闭合线圈abcd位于纸面内,线圈面积为S,匝数为N,线圈导线的总电阻为R.轴O1O2在线圈平面内,位于ad中点且与ad垂直.当线圈从图示位置开始以恒定的角速度ω绕O1O2轴转动时,规定顺时针电流方向为正.则( )
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A.线圈中电流的最大值为manfen5.com 满分网ω
B.线圈中电流的瞬时值表达式为i=manfen5.com 满分网ωsinωt
C.线圈中电流的有效值为I=manfen5.com 满分网ω
D.线圈产生的电功率为P=manfen5.com 满分网ω2
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如图所示,两竖直放置的平行光滑导轨相距0.2m,其电阻不计,处于水平向里的匀强磁场中,匀强磁场的磁感应强度为0.5T.导体棒ab与cd的电阻均为0.1Ω,质量均为0.01kg  现用竖直向上的力拉ab棒,使之匀速向上运动,此时cd棒恰好静止.已知棒与导轨始终接触良好,导轨足够长,g取1Om/s2,则( )
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A.ab棒向上运动的速度为2m/s
B.ab棒受到的拉力大小为0.2N
C.在2s时间内,拉力做功为0.4J
D.在2s时间内,ab棒上产生的焦耳热为O.4J
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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