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如图所示,光滑的水平面AB与半径R=0.5m的光滑竖直半圆轨道BCD在B点相切,...

如图所示,光滑的水平面AB与半径R=0.5m的光滑竖直半圆轨道BCDB点相切,D点为半圆轨道最高点,A点的右侧连接一粗糙的水平面,用细线连接甲、乙两物体,中间夹一轻质压缩弹簧,弹簧与甲、乙两物体不拴接,甲的质量m1=4kg,乙的质量m2=5kg,甲、乙均静止.若烧断细线,甲离开弹簧后经过B点进入半圆轨道,过D点时对轨道的压力恰好为零.取g=10m/s2.甲、乙两物体可看做质点,求:

(1)甲离开弹簧后经过B点时的速度的大小vB

(2)烧断细线吋弹簧的弹性势能EP

(3)若固定甲,将乙物体换为质量为m的物体丙,烧断细线,丙物体离开弹簧后从A点进入动摩擦因数μ=0.5的粗糙水平面,AF是长度为4l的水平轨道,F端与半径为l的光滑半圆轨道FCH相切,半圆的直径FH竖直,如图所示.设丙物体离开弹簧时的动能为6mgl,重力加速度大小为g,求丙物体离开圆轨道后落回到水平面BAF上的位置与F点之间的距离s;

(4)在满足第(3)问的条件下,若丙物体能滑上圆轨道,且能从GH间离开圆轨道滑落(G点为半圆轨道中点),求丙物体的质量的取值范围

 

(1)5m/s;(2)90J;(3)s=4l; (4) 【解析】 (1)甲在最高点D,由牛顿第二定律,有 甲离开弹簧运动到D点的过程机械能守恒: 联立解得:vB=5m/s; (2)烧断细线时动量守恒:0=m1v3-m2v2 由于水平面AB光滑,则有v1=vB=5m/s,解得:v2=4m/s 根据能量守恒,弹簧的弹性势能E==90J (3)甲固定,烧断细线后乙物体减速运动到F点时的速度大小为vF, 由动能定理得:,解得vF=2 从P点滑到H点时的速度为vH,由机械能守恒定律得 联立解得vM=2 由于vM=2>,故乙物体能运动到H点,并从H点以速度vH水平射出.设乙物体回到轨道AF所需的时间为t,由运动学公式得: 乙物体回到轨道AF上的位置与B点之间的距离为s=vHt 联立解得; (4)设乙物体的质量为M,到达F点的速度大小为vF, 由动能定理得:,解得vF= 为使乙物体能滑上圆轨道,从GH间离开圆轨道,满足的条件是: 一方面乙物体在圆轨道上的上升高度能超过半圆轨道的中点G,由能量关系有: 另一方面乙物体在圆轨道的不能上升到圆轨道的最高点H,由能量关系有 联立解得:
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如图所示,在坐标系中,在的区域内分布由指向y轴正方向的匀强电场,在的区域内分布有垂直于平面向里的匀强磁场,MN为电场和磁场的边界,在处放置一垂直于y轴的足够大金属挡板ab,带电粒子打到板上即被吸收(设轨迹圆与挡板ab相切的粒子刚好不会被吸收),一质量为m.电量为的粒子以初速度由坐标原点O处沿x轴正方向射入电场,已知电场强度大小为,粒子的重力不计.

(1)要使粒子不打到挡板上,磁感应强度应满足什么条件?

(2)通过调节磁感应强度的大小,可让粒子刚好通过点(图中未画出),求磁感应强度的大小.

 

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图示为某一柱状透明体的截面图,半径为R圆弧面AB与透明体的侧面ADBD分别相切于AB两点,P点在AD上且APR。现有一细束单色光从P点垂直AD面射入透明体,射到圆弧面AB时恰好发生全反射,第一次从F点射出透明体。已知光在真空中的速度大小为c。求:

(1)透明体的折射率n以及从F点射出透明体时的折射角r的正弦值;

(2)单色光从P点射入到从F点射出透明体所用的时间t

 

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质量为m5kg的物体从t0开始在水平恒力F的作用下沿水平面做直线运动,一段时间后撤去F,其运动的vt图象如图所示。g10m/s2,求:

1)推力F的大小;

2)若t1时刻撤去推力F,物体运动的总位移为14m,求t1

 

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探究变压器线圈两端的电压与匝数之间的关系实验中,斌斌利用如图所示可拆式变压器(铁芯不闭合)进行研究。

1)实验还需要下列器材中的________

2)实验中,图中变压器的原线圈接线“08”接线柱,所接电源电压为交流10.0V,副线圈接线“04”接线柱,则副线圈所接电表示数可能是______

A20.0 V

B15.0 V 

C5.0 V   

D2.5 V

 

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货运交通事故往往是由车辆超载引起的,因此我国交通运输部对治理货运超载有着严格规定。监测站都安装有称重传感器,图甲是一种常用的力传感器,由弹簧钢和应变片组成,弹簧钢右端固定,在其上、下表面各贴一个相同的应变片,应变片由金属制成。若在弹簧钢的自由端施加一向下的作用力F,则弹簧钢会发生弯曲,上应变片被拉伸,下应变片被压缩。力越大,弹簧钢的弯曲程度越大,应变片的电阻变化就越大,输出的电压差ΔU|U1U2|也就越大。已知传感器不受压力时的电阻约为19Ω,为了准确地测量该传感器的阻值,设计了以下实验,实验原理图如图乙所示。

实验室提供以下器材:

A.定值电阻R0R05 Ω

B.滑动变阻器(最大阻值为2 Ω,额定功率为50 W

C.电流表A10.6 A,内阻r11 Ω

D.电流表A20.6 A,内阻r2约为5 Ω

E.直流电源E1(电动势3 V,内阻约为1 Ω

F.直流电源E2(电动势6 V,内阻约为2 Ω

G.开关S及导线若干。

1)外力F增大时,下列说法正确的是________

A.上、下应变片电阻都增大

B.上、下应变片电阻都减小

C.上应变片电阻减小,下应变片电阻增大

D.上应变片电阻增大,下应变片电阻减小

2)图乙中①、②为电流表,其中电流表①选________(选填“A1“A2),电源选________(选填E1E2);

3)为了准确地测量该阻值,在图丙中,将BC间导线断开,并将滑动变阻器与原设计电路的ABC端中的一些端点连接,调节滑动变阻器,测量多组数据,从而使实验结果更准确,请在图丙中正确连接电路______

4)结合上述实验步骤可以得出该传感器的电阻的表达式为________A1A2两电流表的电流分别用I1I2表示)。

 

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