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如图所示,长直均匀光滑杆一端固定在光滑转轴O处,在水平杆的另一端A下摆经过的轨迹...

如图所示,长直均匀光滑杆一端固定在光滑转轴O处,在水平杆的另一端A下摆经过的轨迹上安装光电门,用来测量A端的瞬时速度vA.光电门测量位置和转轴O的高度差记为h.有一质量m=1kg的小球套在光滑杆上.
(1)若杆的质量忽略不计.小球固定在杆的中点处,静止释放.请写出光电门测量到的速度vA与高度差h的关系式.
(2)若杆的质量忽略不计.小球没有固定在杆上,仅套在杆的中点处.杆由静止释放后小球做自由落体运动,下落h后脱离杆,则小球脱离瞬间杆A端速度多大?
(3)实际情况下杆的质量M不能忽略,拿走小球后重复实验,得到了如图所示的vA2与h关系图线①.证明杆绕O点转动的动能manfen5.com 满分网
(4)将小球固定在杆的中点后,得到vA2与h关系图线②.由①②两线,(g=10m/s2)求杆的质量M.
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(1)只有重力做功,机械能守恒,根据守恒定律列式求解; (2)小球做自由落体运动,可以得到杆的末位置与水平方向成60度角,只有重力做功,机械能守恒,根据守恒定律列式求解; (3)对杆运用动能定理列式求解即可,考虑重心位置的变化; (4)对杆和球整体运用动能定理列式即可,对应杆考虑重心位置的变化. 【解析】 (1)由机械能守恒定律得 解得 (2)由机械能守恒定律得 解得脱离时,小球速度 因为小球从中点处释放,脱离时杆与水平方向夹角60° 由速度分解得 (3)由动能定理 由图象得h=vA2 得 (4)由动能定理   得M=0.25kg 答:(1)光电门测量到的速度vA与高度差h的关系式为; (2)小球脱离瞬间杆A端速度为; (3)杆绕O点转动的动能; (4)杆的质量M为0.25kg.
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考点分析:
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(1)闭合电键,释放两杆后能保持静止,则ab杆受的磁场力多大?
(2)断开电键,静止释放金属杆,当cd杆离开磁场的瞬间,ab杆上焦耳热功率为P,则此时两杆速度为多少?
(3)断开电键,静止释放金属杆,若磁感应强度B随时间变化规律为B=kt(k为已知常数),求cd杆离开磁场前,两杆内的感应电流大小.某同学认为:上述情况中磁通量的变化规律与两金属杆静止不动时相同,可以采用△φ=△B•Lh 计算磁通量的改变量…该同学的想法是否正确?若正确,说明理由并求出结果;若不正确,说明理由并给出正确解答.

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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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