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如图所示,长为L的细绳,一端系有一质量为m的小球,另一端固定在O点,细绳能够承受...

如图所示,长为L的细绳,一端系有一质量为m的小球,另一端固定在O点,细绳能够承受的最大拉力为9mg.现将小球拉至细绳呈水平位置,然后由静止释放,小球将在竖直平面内摆动,不计空气阻力.求:
(1)小球通过O点正下方时,小球对绳的拉力.
(2)如果在竖直平面内直线OA(OA与竖直方向的夹角为θ)上某一点O′钉一个小钉,为使小球可绕O′点在竖茸水平面内做完整圆周运动,且细绳不致被拉断,OO′的长度d所允许的范围.

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(1)从静止到O点正下方得过程中根据机械能守恒定律列式,在最低点根据向心力公式列式,联立即可求解; (2)设小球绕O点在竖直面内做完整圆周运动的半径为r,恰能过最高点时速度为v2,根据向心力公式求出最高点速度,由水平到最高点,由动能定理求得最大半径,对小球在小圆最低点时由向心力公式结合动能定理求出最小半径,进而求出半径的范围,由于d=L-r,即可求出d的范围. 【解析】 (1)设小球在O点正下方时的速度为v1,绳的拉力为F,由机械能守恒定律得: mgL=          在最低点      解得    F=3mg    由牛顿第三定律得,小球对绳的拉力大小F′=3mg,方向竖直向下.  (2)设小球绕O点在竖直面内做完整圆周运动的半径为r,恰能过最高点时速度为v2, 则:   解得     由水平到最高点,由动能定理:  解得  因绳能承受的最大拉力为Tm=9mg,设小球在小圆轨道最低点的速度为v3, 由向心力公式得:Tm-mg=  由动能定理得:  解得    所以r的取值范围: 由于d=L-r,所以有 答:(1)小球通过O点正下方时,小球对绳的拉力为3mg. (2)d所允许的范围为.
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考点分析:
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(1)小球的电性;
(2)细线能承受的最大拉力;
(3)当小球继续运动后与O点水平方向距离为L时,小球距O点的高度.
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A.将M板向下平移
B.将M板沿水平向左方向远离N板
C.在M、N之间插入云母板(介电常数ε>1)
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(2)发光二极管(LED)是一种新型光源,在2010年上海世博会上通过巨大的LED显示屏,为我们提供了一场精美的视觉盛宴.某同学为了探究LED的伏安特性曲线,他实验的实物示意图如图甲所示,其中图中D为发光二极管(LED),R为定值电阻,滑动变阻器R的总阻值很小,电压表视为理想电压表.(数字运算结果保留2位小数)
①请根据图甲的实物图,在图乙中画出该实验的电路图,要求用规范符号表示.
②闭合电键S前,滑动变阻器R的滑动头应置于最______(填“左”或“右”)端.
③实验一:在20℃的室温下,通过调节滑动变阻器,测量得到LED的U1-U2曲线为图丙中的a曲线.已知锂电池的电动势为3.7V,内阻不计,LED的正常工作电流为20mA,定值电阻R的电阻值为10Ω,由曲线可知实验中的LED的额定功率为______W,LED的电阻随着电流的增大而______(填“增大”、“减小”或“不变”).
④实验二:将LED置于80℃的热水中,测量得到LED的U1-U2曲线为图丙中的b曲线.由此可知:温度升高,LED的电阻将______填“增大”、“减小”或“不变”).在实验一中,调节滑动变阻器使LED正常工作,立即将LED置于实验二中80℃的热水中,则此时LED功率为______W.
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某个由导电介质制成的电阻截面如图所示.导电介质的电阻率为ρ,制成内、外半径分别为a和b的半球壳层形状(图中阴影部分),半径为a、电阻不计的球形电极被嵌入导电介质的球心成为一个引出电极,在导电介质的外层球壳上镀上一层电阻不计的金属膜成为另外一个电极.设该电阻的阻值为R.下面给出R的四个表达式中只有一个是合理的,你可能不会求解R,但是你可以通过一定的物理分析,对下列表达式的合理性做出判断.根据你的判断,R的合理表达式应为( )
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B.ω=2πrad/s,d=0.8m
C.ω=πrad/s,d=0.8m
D.ω=2πrad/s,d=1.0m
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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