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如图甲所示,某同学用轻绳通过定滑轮提升一重物,运用传感器(未在图中画出)测得此过...

如图甲所示,某同学用轻绳通过定滑轮提升一重物,运用传感器(未在图中画出)测得此过程中不同时刻被提升重物的速度v与对轻绳的拉力F,并描绘出v-manfen5.com 满分网图象.假设某次实验所得的图象如图乙所示,其中线段AB与v轴平行,它反映了被提升重物在第一个时间段内v和manfen5.com 满分网的关系;线段BC的延长线过原点,它反映了被提升重物在第二个时间段内v和manfen5.com 满分网的关系;第三个时间段内拉力F和速度v均为C点所对应的大小保持不变,因此图象上没有反映.实验中还测得重物由静止开始经过t=1.4s,速度增加到vC=3.0m/s,此后物体做匀速运动.取重力加速度g=10m/s2,绳重及一切摩擦和阻力均可忽略不计.
(1)在提升重物的过程中,除了重物的质量和所受重力保持不变以外,在第一个时间段内和第二个时间段内还各有一些物理量的值保持不变.请分别指出第一个时间段内和第二个时间段内所有其他保持不变的物理量,并求出它们的大小;
(2)求被提升重物在第一个时间段内和第二个时间段内通过的总路程.

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(1)第一段时间对应图象的AB段,可看出力F倒数不变,故力为恒力,第二段时间内,对应图线的BC段,可知斜率恒定,而斜率代表拉力的功率,所以功率恒定 (2)第一个时间段重物匀加速上升,利用动能定理或匀变速运动规律求解位移,第二段时间内,物体做变加速运动,只好从能量角度求解位移 【解析】 (1)由v-图象可知,第一时间段内重物所受拉力保持不变,且F1=6.0N 因第一时间段内重物所受拉力保持不变,所以其加速度也保持不变,设其大小为a, 根据牛顿第二定律有F1-G=ma 重物速度达到vC=3.0m/s时,受平衡力,即G=F2=4.0N 由此解得重物的质量m==0.40kg 联立解得  a=5.0m/s2 在第二段时间内,图线斜率不变,则拉力的功率保持不变P=Fv=12w (2)设第一段时间为t1,重物在这段时间内的位移为x1,则t1==s=0.40s,x1==0.40m 设第二段时间为t2,t2=t-t1=1.0s 重物在t2这段时间内的位移为x2,根据动能定理有Pt2-Gx2=- 解得  x2=2.75m  所以被提升重物在第一时间段内和第二时间段内通过的总路程 x=x1+x2=3.15m 答:(1)第一时间段内重物所受拉力保持不变F1=6.0N,第二段时间内拉力的功率保持不变P=12w (2)提升重物在第一时间段内和第二时间段内通过的总路程为3.15m
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考点分析:
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选修3-5
(1)下列关于近代物理知识说法,你认为正确的是______
A.汤姆生发现了电子,表明原子具有核式结构
B.太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核裂变反应
C.一束光照射到某种金属上不能发生光电效应,是因为该束光的波长太长
D.按照波尔理论,氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时,电子的动能减小,原子总能量增加
(2)一个氘核(manfen5.com 满分网H)和一个氚核(manfen5.com 满分网H)结合成一个氦核并放出一个中子时,质量亏损为△m,已知阿伏加德罗常数为NA,真空中的光速为c,若1mol氘和1mol氚完全发生上述核反应,则在核反应中释放的能量为______
A.NA△mc2     B.2NA△mc2     C.manfen5.com 满分网NA△mc2     D.5NA△mc2
(3)用速度为v、质量为m1manfen5.com 满分网He核轰击质量为m2的静止的manfen5.com 满分网N核,发生核反应,最终产生两种新粒子A和B.其中A为manfen5.com 满分网O核,质量为m3,速度为v3;B的质量为m4
①计算粒子B的速度vB
②粒子A的速度符合什么条件时,粒子B的速度方向与He核的运动方向相反.
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选修3-4
(1)惯性系S中有一边长为l的正方形(如图A所示),从相对S系沿x方向以接近光速匀速飞行的飞行器上测得该正方形的图象是______
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(2)一列简谐横波,沿x轴正向传播,位于原点的质点的振动图象如图1所示.
①该振动的振幅是______cm;②振动的周期是______s;③在t等于manfen5.com 满分网周期时,位于原点的质点离开平衡位置的位移是______cm.图2为该波在某一时刻的波形图,A点位于x=0.5m处.④该波的传播速度是______m/s;⑤经过manfen5.com 满分网周期后,A点离开平衡位置的位移是______cm.
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某同学要测量一均匀新材料制成的圆柱体的电阻率ρ.步骤如下:
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(1)用游标为20分度的卡尺测量其长度如图,由图可知其长度为______mm;
(2)用螺旋测微器测量其直径如右上图,由图可知其直径为______mm;
(3)用多用电表的电阻“×10”挡,按正确的操作步骤测此圆柱体的电阻,表盘的示数如图,则该电阻的阻值约为______Ω.
(4)该同学想用伏安法更精确地测量其电阻R,现有的器材及其代号和规格如下:
待测圆柱体电阻R;电流表A1(量程0~4mA,内阻约50Ω);
电流表A2(量程0~10mA,内阻约30Ω);电压表V1(量程0~3V,内阻约10kΩ)
电压表V2(量程0~15V,内阻约25kΩ);直流电源E(电动势4V,内阻不计)
滑动变阻器R1(阻值范围0~15Ω,允许通过的最大电流2.0A);
滑动变阻器R2(阻值范围0~2kΩ,允许通过的最大电流0.5A);开关S;导线若干.
为使实验误差较小,要求测得多组数据进行分析,请在右框中画出测量的电路图,并标明所用器材的代号.
(5)若该同学用伏安法跟用多用电表测量得到的R测量值几乎相等,由此可估算此圆柱体材料的电阻率约为ρ=______Ω•m.(保留2位有效数字)
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伽利略在物理学研究方面把实验和逻辑推理(包括数学推演)和谐地结合起来,有力地推进了人类科学认识的发展,标志着物理学的真正开端.某校科技小组设计了如图所示的装置,探究物体沿斜面下滑是否做匀变速直线运动.
(1)实验时,让滑块从不同高度由静止沿斜面下滑,并同时打开水龙头的阀门,使水流到量筒中;当滑块碰到挡板的同时关闭阀门(整个过程中水流可视为均匀稳定的).该实验探究方案是利用量筒中收集的水量来测量    的.
(2)下表是该小组测得的有关数据,其中s为滑块从斜面的不同高度由静止释放后沿斜面下滑的距离,V为相应过程中量筒中收集的水量.分析表中数据,根据    ,可以得出滑块沿斜面下滑是做匀变速直线运动的结论.

次数
1234567
s (m)4.53.93.02.11.50.90.3
V(mL)90847262524023.5
manfen5.com 满分网5.6×10-45.5×10-45.8×10-45.5×10-45.6×10-45.6×10-45.4×10-4
(3)本实验误差的主要来源有:距离测量的不准确,水从水箱中流出不够稳定,还可能来源于    等.(写出一项即可)
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manfen5.com 满分网如图所示,空间有竖直向下的匀强电场,电场强度为E,在电场中P处由静止下落一质量为m、带电量为+q的小球(可视为质点).在P的正下方h处有一水平弹性绝缘挡板.S(挡板不影响电场的分布),小球每次与挡板相碰后电量减小到碰前的k倍(k<1),而碰撞过程中小球的机械能不损失,即碰撞前后小球的速度大小不变,方向相反.设在匀强电场中,挡板S处的电势为零,则下列说法正确的是( )
A.小球在初始位置P处的电势能为Eqh
B.小球第一次与挡板相碰后所能达到的最大高度大于h
C.小球第一次与挡板相碰后所能达到最大高度时的电势能大于Eqh
D.小球第一次与挡板相碰后所能达到的最大高度小于h
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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