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如图所示,在距水平地面高为0.4m处,水平固定一根长直光滑杆,杆上P处固定一定滑...

如图所示,在距水平地面高为0.4m处,水平固定一根长直光滑杆,杆上P处固定一定滑轮,滑轮可绕水平轴无摩擦转动,在P点的右边,杆上套一质量m=3kg的滑块A.半径R=0.3m的光滑半圆形轨道竖直地固定在地面上,其圆心O在P点的正下方,在轨道上套有一质量m=3kg的小球B.用一条不可伸长的柔软细绳,通过定滑轮将两小球连接起来.杆和半圆形轨道在同一竖直面内,滑块和小球均可看作质点,且不计滑轮大小的影响.现给滑块A施加一个水平向右、大小为60N的恒力F,则:
(1)求把小球B从地面拉到半圆形轨道顶点C的过程中力F做的功.
(2)求小球B运动到C处时所受的向心力的大小.
(3)问小球B被拉到离地多高时滑块A与小球B的速度大小相等?

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(1)根据几何知识求出滑块移动的位移大小,再求解力F做的功. (2)当B球到达C处时,滑块A的速度为零,力F做的功等于AB组成的系统机械能的增加,根据功能关系列方程求解小球B运动到C处时的速度大小v.由向心力公式求向心力. (3)当绳与轨道相切时两球速度相等,小滑块A与小球B的速度大小相等,由几何知识求出小球B上升的高度. 【解析】 (1)对于F的做功过程,由几何知识有   则力F做的功 所以,W=60×(0.5-0.1)=24J. (2)由于B球到达C处时,已无沿绳的分速度,所以此时滑块A的速度为零, 考察两球及绳子组成的系统的能量变化过程,由功能关系,得    代入已知量,得 解得 因为向心力公式为 所以,代入已知量,得 (3)当绳与轨道相切时两球速度相等, 由相似三角形知识,得 代入已知量,得 所以, 答: (1)把小球B从地面拉到半圆形轨道顶点C的过程中力F做的功为24J. (2)小球B运动到C处时所受的向心力的大小是100N. (3)小球B被拉到离地0.225m高时滑块A与小球B的速度大小相等.
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考点分析:
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(1)小球静止在A点处绳子受到的拉力的大小;
(2)外加电场场强的大小;
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(1)B、A两点的电势差UBA
(2)电场强度E
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(2)求岩石颗粒A和B的周期之比;
(3)土星探测器上有一物体,在地球上重为10N,推算出他在距土星中心3.2×105km处受到土星的引力为0.38N.已知地球半径为6.4×103km,请估算土星质量是地球质量的多少倍?
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(1)实验中还需要测量的物理量是    (在以后的表达中统一用字母A表示该量).
(2)本实验中验证机械能守恒的表达式为:manfen5.com 满分网=    (用题目中给定的字母表示).
(3)若气垫导轨的左侧高,测得系统的动能增加量    钩码的重力势能减少量.(填“>”、“=”或“<”)
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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