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如图所示,一个重为G的小球套在竖直放置的半径为R的光滑圆环上,一个劲度系数为k,...

如图所示,一个重为G的小球套在竖直放置的半径为R的光滑圆环上,一个劲度系数为k,自然长度为L(L<2R)的轻质弹簧,一端与小球相连,另一端固定在大环的最高点,求小球处于静止状态时,弹簧与竖直方向的夹角φ.

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以小球为研究对象,分析受力情况,作出力图.根据平衡条件,运用三角形相似法得到弹簧的弹力大小,再由胡克定律和几何知识求出弹簧与竖直方向的夹角φ. 【解析】 以小球为研究对象,分析受力情况:竖直向下的重力G,弹簧的弹力F,圆环的弹力N,N沿半径方向背离圆心O,作出力图如图所示.利用合成法,将重力G和弹力N合成,合力F合应与弹簧弹力F平衡.由图看出,力的三角形△BCD与△AOB相似,设AB长度为l,由三角形相似得:      ==,即得:F= 又由胡克定律有F=k(l-L),而l=2Rcosφ 联立上述各式可得:cosφ= 解得:φ=arccos 答:小球处于静止状态时,弹簧与竖直方向的夹角为arccos.
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考点分析:
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如图为“用DIS(位移传感器、数据采集器、计算机)研究加速度和力的关系”的实验装置.
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(1)在该实验中必须采用控制变量法,应保持______不变,用钩码所受的重力作为______,用DIS测小车的加速度.
(2)改变所挂钩码的数量,多次重复测量.在某次实验中根据测得的多组数据可画出a-F关系图线(如图所示).
①分析此图线的OA段可得出的实验结论是______
②(单选题)此图线的AB段明显偏离直线,造成此误差的主要原因是______
(A)小车与轨道之间存在摩擦
(B)导轨保持了水平状态
(C)所挂钩码的总质量太大
(D)所用小车的质量太大.
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在“探究力的平行四边形定则”的实验中,合力与分力的作用效果相同,这里作用效果是指______
A.弹簧测力计的弹簧被拉长        B.固定橡皮条的图钉受拉力产生形变
C.细绳套受拉力产生形变          D.使橡皮条在同一方向上伸长到同一长度.
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如图所示,质量为M 的小车放在光滑的水平面上.小车上用细线悬吊一质量为m的小球,M>m.现用一力F水平向右拉小球,使小球和车一起以加速度a向右运动时,细线与竖直方向成α角,细线的拉力为T;若用另一力F′水平向左拉小车,使小球和车一起以加速度a′向左运动时,细线与竖直方向也成α角,细线的拉力为T′.则( )
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A.a′=a,T′=T
B.a′>a,T′=T
C.a′<a,T′=T
D.a′>a,T′>T
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manfen5.com 满分网11、如图所示,带有长方体盒子的斜劈A放在固定的斜面体C的斜面上,在盒子内放有光滑球B,B恰与盒子前、后壁P、Q点相接触.若使斜劈A在斜面体C上静止不动,则P、Q对球B无压力.以下说法正确的是( )
A.若C的斜面光滑,斜劈A由静止释放,则P点对球B有压力
B.若C的斜面光滑,斜劈A以一定的初速度沿斜面向上滑行,则P、Q对B均无压力
C.若C的斜面粗糙,斜劈A沿斜面匀速下滑,则P、Q对B均无压力
D.若C的斜面粗糙,斜劈A沿斜面加速下滑,则Q点对球B有压力
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质量为m的小球由轻绳a、b分别系于一轻质木架上的A和C点,绳长分别为la、lb,如图所示.当轻杆绕轴BC以角速度ω匀速转动时,小球在水平面内做匀速圆周运动,绳a在竖直方向,绳b在水平方向,当小球运动到图示位置时,绳b被烧断的同时轻杆停止转动,则( )
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A.小球仍在水平面内做匀速圆周运动
B.在绳b被烧断瞬间,a绳中张力突然增大
C.若角速度ω较小,小球在垂直于平面ABC的竖直平面内摆动
D.绳b未被烧断时,绳a的拉力大于mg,绳b的拉力为mω2lb
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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