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如图所示,倾斜轨道底端用一小段圆弧与水平面平滑连接,上端与半径为R=0.5 m的...

如图所示,倾斜轨道底端用一小段圆弧与水平面平滑连接,上端与半径为R=0.5 m的圆管形轨道相切于P点,圆管顶端开口水平,距离水平面的高度为R。质量为m=0.2 kg的小球B静止在斜面的底端。另有质量相同的小球A以初速度v0=5 m/s沿水平面向右运动,并与小球B发生弹性碰撞,不考虑一切摩擦,重力加速度g10 m/s2

(1)求小球B被碰后的速度大小;

(2)求小球B到达圆管形轨道最高点时对轨道的压力大小和方向;

(3)若保持小球A的初速度不变,增加其质量,则小球B从轨道的最高点抛出后,求小球B的落地点到O点的最远距离不会超过多少。

 

(1) 5 m/s (2) 向上的压力,大小为4 N (3) 不会超过3 m 【解析】 (1)设A、B两球碰撞后的速度分别为v1、v2,A、B两球发生弹性碰撞,由动量守恒定律得mv0=mv1+mv2 由能量守恒定律得 联立解得v1=0、v2=v0=5 m/s (2)A、B两小球碰撞后,设小球B沿轨道上升到最高点的速度为v,则有动能定理得 -mgR=mv2- 在圆管形轨道的最高点,设轨道对小球的支持力为FN,由牛顿第二定律可得mg-FN=m 联立解得FN=-4 N 负号说明圆管形轨道对小球有向下的压力,根据牛顿第三定律可得,小球在最高点对轨道有向上的压力,大小为4 N (3)设小球A的质量为M,则由动量守恒定律和能量守恒定律有Mv0=Mv3+mv4 联立解得v4=v0 当小球A的质量M无限增加时,碰撞后小球B的速度都不会超过2v0 设小球B到达轨道最高点的速度为v′,则有-mgR=mv′2-m(2v0)2 解得v′=3 m/s 由平抛运动的规律有R=gt2,xm=v′t 联立解得xm=3 m 所以小球B从轨道的最高点抛出后,落地点到O点的最远距离不会超过3 m  
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考点分析:
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如图1所示,两平行长直光滑金属导轨水平放置,间距为L,左端连接一个电容为C的电容器,导轨处在磁感应强度大小为B、方向垂直导轨平面向上的匀强磁场中。质量为m的金属棒垂直导轨放置,某时刻金属棒获得一个水平向右的初速度v0,之后金属棒运动的vt图象如图2所示。不考虑导轨的电阻。

(1)求金属棒匀速运动时的速度v1

(2)求金属棒匀速运动时电容器的电荷量q

(3)已知金属棒从开始到匀速运动的过程中,产生的焦耳热为Q,求电容器充电稳定后储存的电能E

 

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某实验小组欲测量一节废旧干电池的电动势和内阻,实验室有如下器材:

A.电压表V00.5 V,内阻RV未知)

B.电流表A00.6 A,内阻RA0.6 Ω

C.电阻箱R0(最大阻值为9 999.9 Ω

D.滑动变阻器R020 Ω

E.开关一个,导线若干

(1)考虑到电压表的量程太小,且内阻远大于干电池内阻,实验小组的同学首先设计如图1所示的电路来测量电压表的内阻。其原理为:先调节电阻箱阻值,使电压表指针指在中间刻度线,记下电阻箱的阻值R1,再调节电阻箱阻值,使电压表指针指在满偏刻度,记下电阻箱的阻值R2,则电压表的内阻RV=__________(R1R2表示)

(2)测得电压表的内阻为500 Ω,实验小组的同学又设计了如图2所示的电路测量废旧干电池的电动势,R0调到1 000 Ω。调节滑动变阻器,电压表和电流表的示数如下表所示。请根据表中的数据,在如图3所示的坐标纸上作出 UI图线__________

U/V

0.20

0.25

0.30

0.35

0.40

I/A

0.59

0.50

0.39

0.30

0.21

 

(3)由图线求得电动势E=__________V,内阻r=__________Ω

(4)实验时,某同学进行了多次测量,花费了较长时间,但测量期间一直保持电路闭合。其实,从实验误差考虑,这样的操作不妥,因为______________________

 

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某实验小组的同学利用如图1所示的装置探究物体速度和位移的关系,并测量物块和桌面间的动摩擦因数。已知弹簧处于原长时,物块位于光电门左侧。

(1)按如图1所示安装实验器材,物块上方装有较窄的遮光条,用游标卡尺测量其宽度如图2所示,则遮光条的宽度为__________mm

(2)实验步骤如下:

①让物块压缩弹簧并锁定;

②释放物块,读出物块通过光电门时的遮光时间Δt

③测量出物块停止运动时遮光条的位置到光电门之间的位移x

④重复②③步骤,测出多组遮光时间Δt和位移x的值;

⑤计算出物块通过光电门时对应的速度v

(3)根据测量的数据在如图3所示的坐标纸上做出v2x图象,由图象可知,物块在桌面上运动的加速度大小为__________m/s2。已知重力加速度g10 m/s2,则物块和桌面间的动摩擦因数为____________(结果均保留两位有效数字)

 

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如图所示,一轻弹簧的一端固定在倾角为θ=37°的光滑斜面底端,另一端连接一质量为2kg的物块A,系统处于静止状态。若在物块A的上方斜面上紧靠A处轻放一质量为3kg的物块BAB一起向下运动,经过10cm运动到最低点。已知sin37°=0.6cos37°=0.8,重力加速度g10m/s2,则下列说法正确的是

A. 两物块沿斜面向下运动的过程中,AB间的弹力先减小后增大

B. 在物块B刚放上的瞬间,AB间的弹力大小为7.2N

C. 两物块沿斜面向下运动的过程中,重力势能与弹性势能之和先减少后增加

D. 两物块沿斜面向下运动的过程中,弹簧弹性势能的最大值为3.0J

 

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如图1所示,理想变压器的原线圈接有保险丝FU,其熔断电流为6A,副线圈接有阻值为R0=10Ω的定值电阻、铭牌上标有“100V 50W”字样的灯泡以及最大阻值为400Ω的滑动变阻器R。现在原线圈的ab间接如图2所示的交流电源,当滑动变阻器的滑片处在中点时,灯泡恰好正常发光,则下列说法正确的是

A. 原线圈两端输入的交变电压为u=22sin100πt(V)

B. 理想变压器原、副线圈的匝数比为15

C. 若将滑动变阻器的滑片向下移动少许,灯泡变亮

D. 若持续向下移动滑动变阻器的滑片,变压器的输入功率变大,可能会使熔断器熔断

 

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