【題目】某興趣小組設(shè)計(jì)了一個(gè)玩具軌道模型如圖甲所示,將一質(zhì)量為m=0.5kg的玩具小車(可以視為質(zhì)點(diǎn))放在P點(diǎn),用彈簧裝置將其從靜止彈出(彈性勢(shì)能完全轉(zhuǎn)化為小車初始動(dòng)能)使其沿著半徑為r=1.0m的光滑圓形豎直軌道OAO′運(yùn)動(dòng),玩具小車與水平面PB的阻力為其自身重力的0.5倍(g取10m/s2),PB=16.0m,O為PB中點(diǎn)。B點(diǎn)右側(cè)是一個(gè)高h=1.25m、寬L=2.0m的壕溝。求;
(1)要使小車恰好能越過(guò)圓形軌道的最高點(diǎn)A,小車在O點(diǎn)受到軌道彈力的大。
(2)要求小車能安全越過(guò)A點(diǎn),并從B點(diǎn)平拋后越過(guò)壕溝,則彈簧的彈性勢(shì)能至少為多少?
(3)若在彈性限度內(nèi),彈簧的最大彈性勢(shì)能Epm=40J,以O點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn),OB為x軸,從O到B方向?yàn)檎较,在圖乙坐標(biāo)上畫(huà)出小車能進(jìn)入圓形軌道且不脫離軌道情況下,彈簧彈性勢(shì)能Ep與小車停止位置坐標(biāo)x關(guān)系圖。
【答案】(1)要使小車恰好能越過(guò)圓形軌道的最高點(diǎn)A,小車在O點(diǎn)受到軌道彈力的大小是30N;(2)要求小車能安全越過(guò)A點(diǎn),并從B點(diǎn)平拋后越過(guò)壕溝,則彈簧的彈性勢(shì)能至少為44J。
(3)
【解析】
(1)小車恰好經(jīng)過(guò)A點(diǎn)時(shí),有:
得
對(duì)小車從O到A過(guò)程,根據(jù)動(dòng)能定理,有:
解得 v0=5m/s
小車在O點(diǎn)時(shí),由牛頓第二定律得
聯(lián)立解得:FN=6mg=30N
(2)要求Ⅰ:越過(guò)A點(diǎn),v0=5m/s
P→O:Ep彈1﹣kmgxPO=mv02﹣0
得 Ep彈1=32.5J
要求Ⅱ:平拋運(yùn)動(dòng)后越過(guò)壕溝,有
L=vBt
h=gt2
可得 vB=4m/s
由動(dòng)能定理,有 Ep彈2﹣kmgxPB=mvB2﹣0
解得 Ep彈2=44J
綜上所述,彈簧的彈性勢(shì)能至少為44J。
(3)分類討論:因?yàn)樽畲髲椈蓜?shì)能為40J,所以小車至多運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn),必不平拋。
情況1:能越過(guò)A點(diǎn),彈性勢(shì)能 32.5J≤Ep彈1≤40J。
當(dāng)Ep彈1﹣kmgx1=0﹣0,得 13m≤x1≤16m。
又因?yàn)?/span>O點(diǎn)是坐標(biāo)原點(diǎn),所以實(shí)際坐標(biāo)值為 5m≤x11≤8m。
情況2:恰能到達(dá)圓軌道圓心等高處,當(dāng)Ep彈2﹣kmgxPO﹣mgr=0﹣0,得 Ep彈2=25J
mgr=kmgx21,得 x21=2m
又因?yàn)?/span>O點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn),所以實(shí)際坐標(biāo)值為 x21=﹣2m
恰能進(jìn)入圓軌道,當(dāng)Ep彈2﹣kmgxPO=0﹣0,得 Ep彈2=20J,此時(shí)坐標(biāo)值為0
由動(dòng)能定理表達(dá)式可知,Ep彈與x是線性函數(shù)圖象,如圖。
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】如圖所示,長(zhǎng)為L=3m,質(zhì)量為M=2kg的平板車在粗糙水平面上向右滑行,當(dāng)其速度為v=4.5m/s時(shí),在其右端輕輕放上一個(gè)質(zhì)量為m=1kg的滑塊,已知平板車與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ1=0.2,滑塊與平板車間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ2=0.1,則從放上滑塊開(kāi)始到最終二者均靜止的過(guò)程中,下列說(shuō)法正確的是
A. 滑塊與平板車靜止前取得相同的速度所需時(shí)間為1s
B. 滑塊相對(duì)平板車向左滑動(dòng)2.25m的距離后與平板車一起向右減速
C. 滑塊與平板車間因摩擦生熱增加的內(nèi)能為2.25J
D. 滑塊、平板車和地面組構(gòu)的系統(tǒng)增加的內(nèi)能為20.25J
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】氫原子光譜如甲圖所示,圖中給出了譜線對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng),已知普朗克常量h=6.63×10-34J·s,玻爾的氫原子能級(jí)圖如乙圖所示,則下列說(shuō)法正確的是
A. Hα譜線對(duì)應(yīng)光子的能量小于Hδ譜線對(duì)應(yīng)光子的能量
B. 甲圖所示的四種光均屬于可見(jiàn)光范疇
C. Hβ對(duì)應(yīng)光子的能量約為10.2 eV
D. Hα譜線對(duì)應(yīng)的躍遷是從n=3能級(jí)到n=2能級(jí)
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】如圖所示,在等腰直角三角形abc內(nèi)存在垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng),三角形efg是與三角形abc形狀相同的導(dǎo)線框,x軸是兩個(gè)三角形的對(duì)稱軸。現(xiàn)讓導(dǎo)線框efg在紙面內(nèi)沿x軸向右勻速穿過(guò)磁揚(yáng),規(guī)定逆時(shí)針?lè)较驗(yàn)殡娏鞯恼较,在?dǎo)線框通過(guò)磁場(chǎng)的過(guò)程中,感應(yīng)電流i隨時(shí)間t的變化圖像是
A. B.
C. D.
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】如圖,電路中電源電動(dòng)勢(shì)E=10 V,內(nèi)阻r = 1,小燈泡L額定電壓U = 8V,額定功率字跡模糊不清,電動(dòng)機(jī)M的線圈電阻RM = 2.閉合開(kāi)關(guān)S后,燈泡恰好正常發(fā)光,電動(dòng)機(jī)輸出機(jī)械功率P =3.5W.求:
(1)電源中電流I;
(2)電動(dòng)機(jī)線圈中電流IM;
(3)小燈泡額定功率PL.
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】如圖(甲),MN、PQ為水平放置的足夠長(zhǎng)平行光滑導(dǎo)軌,導(dǎo)軌間距為L=0.5m,導(dǎo)軌左端連接的定值電阻R=2Ω,整個(gè)裝置處于豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁感應(yīng)強(qiáng)度為2T,將一根質(zhì)量為0.2kg、電阻也為r=2Ω的金屬棒ab垂直放置在導(dǎo)軌上,且與導(dǎo)軌接觸良好,導(dǎo)軌電阻不計(jì)。規(guī)定水平向右為x軸正方向,在x=0處給棒一個(gè)向右的初速度,并對(duì)棒施加水平向右的拉力作用,經(jīng)過(guò)2.4m金屬棒受到的安培力為0.8N,圖(乙)為棒所受的安培力F安與位移x的關(guān)系圖象。求:
(1)運(yùn)動(dòng)2.4m時(shí)金屬棒瞬時(shí)速度大;
(2)估算0﹣24m內(nèi)定值電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱(提示:可以用F﹣x圖象下的“面積”代表力F所做的功);
(3)0﹣2.4m內(nèi)通過(guò)電阻R的電荷量;
(4)0﹣2.4m內(nèi)水平拉力的沖量大小。
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】為了驗(yàn)證碰撞中的動(dòng)量守恒,利用氣墊導(dǎo)軌設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)。主要的實(shí)驗(yàn)步驟有:
①如圖安裝好實(shí)驗(yàn)裝置,打開(kāi)充氣泵,調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌水平;
②用天平測(cè)出滑塊A、B的質(zhì)量m1、m2;
③用刻度尺測(cè)量光電門(mén)1、2間距L,用游標(biāo)卡尺測(cè)出擋光片的寬度d;
④讓滑塊B停在兩光電門(mén)間某處,把滑塊A從光電門(mén)1的左側(cè)水平面右推,用數(shù)字毫秒計(jì)時(shí)器讀出滑塊A通過(guò)光電門(mén)1的時(shí)間t1及碰撞后滑塊B通過(guò)光電門(mén)2的時(shí)間t2、滑塊A再次通過(guò)光電門(mén)1的時(shí)間t3.
(1)上述步驟①中,判斷氣墊導(dǎo)軌已經(jīng)調(diào)節(jié)水平的方法是_______________________________;
(2)如果滿足關(guān)系__________________________,可說(shuō)明碰撞中動(dòng)量是守恒的(用測(cè)得的物理量來(lái)表示)。
(3)關(guān)于該實(shí)驗(yàn)下列說(shuō)法中正確的是(_____)
A、滑塊A的質(zhì)量小于滑塊B
B、滑塊A推出的速度越小,實(shí)驗(yàn)誤差一定越小
C、氣墊導(dǎo)軌調(diào)節(jié)是否水平對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果沒(méi)有影響
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】某研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)欲做“描繪小電珠的伏安特性曲線”實(shí)驗(yàn).已知所用小電珠的額定電壓和額定功率分別為2.5V、1.2W,實(shí)驗(yàn)使用的直流電源的電動(dòng)勢(shì)為3.0V內(nèi)阻忽略不計(jì),實(shí)驗(yàn)可供選擇的器材規(guī)格如下
a、電流表A1(量程0~0.6A,內(nèi)阻約5Ω)
b、電流表A2(量程0~3A,內(nèi)阻約0.1Ω)
c、電壓表V1(量程0~3V,內(nèi)阻約3kΩ)
d、電壓表V2(量程0~15V,內(nèi)阻約2000Ω)
e、滑動(dòng)變阻器R1(阻值0~10,額定電流1A)
f、滑動(dòng)變阻器R2(阻值0~5000,額定電流500mA)
請(qǐng)回答下列問(wèn)題:
(1)為了完成實(shí)驗(yàn)且盡可能減小實(shí)驗(yàn)誤差,電流表應(yīng)選擇_______,電壓表應(yīng)選擇_________、滑動(dòng)變阻器應(yīng)選擇_________(填寫(xiě)實(shí)驗(yàn)器材前的序號(hào))
(2)根據(jù)所選的實(shí)驗(yàn)器材,請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)合理的電路原理圖來(lái)完成該實(shí)驗(yàn)________
(3)該研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)用設(shè)計(jì)好的電路測(cè)得了該小電珠兩端的電壓U和通過(guò)該小電珠的電流,由歐姆定律計(jì)算得到的小電珠的電阻值_______(選填“大于”“等于"或“小于")真實(shí)值
(4)該研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)通過(guò)設(shè)計(jì)好的電路得到了多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),并根據(jù)得到的多組數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中描點(diǎn)畫(huà)圖,如圖所示,該圖線向下彎曲,其原因是______.
(5)如果取兩個(gè)這樣的小電珠并聯(lián)以后再與一阻值為2.0Ω的定值電阻串聯(lián),并接在電動(dòng)勢(shì)為3.0V、內(nèi)阻忽略不計(jì)的直流電源兩端,則每個(gè)小電珠消耗的實(shí)際功率應(yīng)為________W(結(jié)果保留兩位小數(shù))
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】電子感應(yīng)加速器是利用感應(yīng)電場(chǎng)來(lái)加速電子的一種設(shè)備。電子感應(yīng)加速器主要由上、下電磁鐵磁極和環(huán)形真空室組成,當(dāng)電磁鐵通以變化的電流時(shí),會(huì)在柱形電磁鐵的兩極間產(chǎn)生磁場(chǎng),在磁場(chǎng)中安置一個(gè)環(huán)形真空管道作為電子運(yùn)行的軌道,如圖所示(圖中上部分為主視圖、下部分為俯視圖)。當(dāng)磁場(chǎng)發(fā)生變化時(shí),產(chǎn)生的感應(yīng)電場(chǎng)就會(huì)不斷加速電子,電子在真空管中沿逆時(shí)針?lè)较蜃鰣A周運(yùn)動(dòng)。下列說(shuō)法正確的是
A. 感生電場(chǎng)的方向?yàn)轫槙r(shí)針?lè)较?/span>
B. 感生電場(chǎng)的方向?yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较?/span>
C. 電磁鐵中通入的電流應(yīng)越來(lái)越強(qiáng)
D. 電磁鐵中通入的電流應(yīng)越來(lái)越弱
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