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(20分)如图所示,生产车间有两个相互垂直且等高的水平传送带甲和乙,甲的速度为v...

(20分)如图所示,生产车间有两个相互垂直且等高的水平传送带甲和乙,甲的速度为v0质量均为m的工件离开甲前与甲的速度相同,并平稳地传到乙上,工件与乙之间的动摩擦因数为μ。乙的宽度足够大,重力加速度为g。

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(1)若乙保持静止,求某工件在乙上滑行的距离;

(2)若乙的速度也为v0,求:

①刚滑上乙时,某工件受到摩擦力的大小和方向;

②某工件在乙上垂直于传送带乙的运动方向滑行的距离;

③某工件在乙上滑行的过程中产生的热量。

(3)若乙的速度为v,试判断某工件在乙上滑行的过程中所受摩擦力是否发生变化,并通过分析和计算说明理由。

 

(1)(2)①f=μmg,②③(3)工件在乙上滑行的过程中所受摩擦力的大小始终为f=μmg,方向不变 【解析】 试题分析:(1)若乙保持静止,根据牛顿第二定律和运动学公式 μmg=ma 解得工件在乙上滑行的距离 (2)①沿甲与乙的运动方向建立坐标系如答图1所示。刚滑上乙时,工件相对乙运动的速度为,方向如图所示, 工件受到摩擦力的大小为f=μmg 方向如图所示, ②沿x轴方向,根据牛顿运动定律和运动学公式 μmgsinθ=max 解得工件在乙上垂直于乙的运动方向滑行的距离 ③ 法一:工件在乙上沿x轴方向的位移为x,沿y轴方向的位移为y 根据牛顿运动定律和运动学公式 ax=μgsinθ,ay=μgcosθ 在x轴方向 在y轴方向 工件滑动的时间 乙前进的距离 工件相对乙的位移 解得 摩擦生热 解得 法二:以传送带乙为参考系,工件以初速度做匀减速运动,直到相对静止,工件相对传动带乙的位移 摩擦生热 解得 (3)当乙的速度为v时,工件相对乙的速度与y轴方向的夹角为α 工件受到的摩擦力与二者相对速度的方向相反,如答图2所示。 工件在x轴、y轴方向的加速度的大小分别为、,根据牛顿运动定律 , 经过极短的时间,x轴、y轴方向的相对速度大小分别为 , 解得 , 表明经过极短的时间,工件相对乙的速度与y轴方向的夹角仍为α,所以摩擦力方向保持不变,故工件在乙上滑行的过程中所受摩擦力的大小始终为f=μmg,方向不变 考点:本题考查运动学、牛顿运动定律和能量守恒的综合应用  
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考点分析:
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(18分)下图是汤姆孙用来测定电子比荷(电子的电荷量与质量之比)的实验装置示意图,某实验小组的同学利用此装置进行了如下探索:

①真空管内的阴极K发出的电子经加速后,穿过A'中心的小孔沿中心线OP的方向进入到两块水平正对放置的平行极板MN间的区域。当MN间不加偏转电压时,电子束打在荧光屏的中心P点处,形成了一个亮点;

②在MN间加上偏转电压U后,亮点偏离到P1点;

③在MN之间再加上垂直于纸面向外的匀强磁场,调节磁场的强弱,当磁感应强度的大小为B时,电子在M、N间作匀速直线运动,亮点重新回到P点;

④撤去MN间的偏转电压U,只保留磁场B,电子在M、N间作匀速圆周运动,亮点偏离到P2点。若视荧光屏为平面,测得P、P2的距离为y。

已知MN极板的长度为L1,间距为d,它们的右端到荧光屏中心P点的水平距离为L2,不计电子所受的重力和电子间的相互作用。

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(1)求电子在M、N间作匀速直线运动时的速度大小;

(2)写出电子在M、N间作匀速圆周运动的轨迹半径r与L1L2及y之间的关系式;

(3)若已知电子在M、N间作匀速圆周运动的轨迹半径r,求电子的比荷;

(4)根据该小组同学的探索,请提出估算电子比荷的其他方案及需要测量的物理量。

 

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(16分)如图所示,由粗细均匀、同种金属导线构成的正方形线框abcd放在光滑的水平桌面上,线框边长为L,其中ab段的电阻为R。在宽度也为L的区域内存在着磁感应强度为B的匀强磁场,磁场的方向竖直向下。线框在水平拉力的作用下以恒定的速度v通过匀强磁场区域,线框始终与磁场方向垂直且无转动。求:

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(1)在线框的cd边刚进入磁场时,bc边两端的电压Ubc

(2)为维持线框匀速运动,水平拉力的大小F;

(3)在线框通过磁场的整个过程中,bc边金属导线上产生的热量Qbc

 

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某同学用如图甲所示的装置通过研究重锤的落体运动来验证机械能守恒定律。实验所用的电源为学生电源,其频率为50Hz。已知重力加速度为g=9.8 m/s2

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①在实验所需的物理量中需要直接测量的是      ,通过计算得到的是      。(填写代号)

A.重锤的质量

B.重锤下落的高度

C.重锤底部距水平地面的高度

D.与下落高度对应的重锤的瞬时速度

②在实验得到的纸带中,该同学选用如图乙所示的起点O与相邻点之间距离约为2mm的点迹清晰的纸带来验证机械能守恒定律。图中A、B、C、D.E、F为六个相邻的原始点。根据图乙中的数据,求得当打点计时器打下B点时重锤的速度vB=______m/s,计算出对应的满分5 manfen5.com=______ m2/s2,ghB=_______m2/s2。若在实验误差允许的范围内,上述物理量之间的关系满足_______________,即可验证机械能守恒定律。(计算结果保留三位有效数字)

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③该同学继续根据纸带算出各点的速度v,量出下落的距离h,并以满分5 manfen5.com为纵轴、以h为横轴画出图象,下图中正确的是

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在伏安法测电阻的实验中,待测电阻Rx约为200Ω,电压表满分5 manfen5.com的内阻约为2kΩ,电流表满分5 manfen5.com的内阻约为10Ω,测量电路中电流表的连接方式如图(a)或图(b)所示,测量结果由公式满分5 manfen5.com计算得出,式中U与I分别为电压表和电流表的示数。若将图(a)和图(b)中电路图测得的电阻值分别记为Rx1和Rx2,则________(填Rx1Rx2)更接近待测电阻的真实值,且测量值Rx1_______(填大于等于小于)真实值,测量值Rx2__________(填大于等于小于)真实值。

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理论上已经证明:电荷均匀分布的球壳在壳内产生的电场为零。现有一半径为R、电荷均匀分布的实心球体,O为球心,以O为原点建立坐标轴Ox,如右图所示。关于该带电小球产生的电场E随x的变化关系,下图中正确的是

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