19.某學(xué)生設(shè)計并制作了一個簡易水輪機(jī),如圖所示,讓水從水平放置的水管流出,水流軌跡與下邊放置的輪子邊緣相切,水沖擊輪子邊緣上安裝的擋水板,可使輪子連續(xù)轉(zhuǎn)動.當(dāng)該裝置工作穩(wěn)定時,可近似認(rèn)為水到達(dá)輪子邊緣時的速度與輪子邊緣的線速度相同.調(diào)整輪軸O的位置,使水流與輪邊緣切點(diǎn)對應(yīng)的半徑與水平方向成θ=37°角.測得水從管口流出速度v=3m/s,輪子半徑R=0.1m.(已知sin37°=0.6,cos37°=0.8,g=10m/s2)求:
(1)若不計擋水板的大小,則輪子轉(zhuǎn)動角速度為多少?
(2)水管出水口距輪軸O水平距離l和豎直距離h.

分析 (1)水到達(dá)輪子邊緣時的速度與輪子邊緣的線速度相同,根據(jù)平拋運(yùn)動規(guī)律求解合速度,然后根據(jù)v=ωR即可求解角速度;
(2)根據(jù)平拋運(yùn)動水平和豎直方向的運(yùn)動規(guī)律求解.

解答 解:(1)水從管口流出后做平拋運(yùn)動,設(shè)水流到達(dá)輪子邊緣的速度大小為v,
所以:$v=\frac{v_0}{sin37°}=5m/s$
根據(jù)v=ωR得輪子轉(zhuǎn)動的角速度$ω=\frac{v}{R}=\frac{5}{0.1}rad/s$=50rad/s
(2)設(shè)水流到達(dá)輪子邊緣的豎直分速度為vy,運(yùn)動時間為t,水平、豎直分位移分別為x、h:
vy=v0cot37°=4m/s  
$t=\frac{v_y}{g}=0.4s$
x=v0t=1.2m 
$h=\frac{1}{2}g{t}^{2}=\frac{1}{2}×10×0.{4}^{2}m=0.8m$:
水管出水口距輪軸O水平距離l和豎直距離h′為:
l=x-Rcos37°=1.12m
h′=sy+Rsin37°=0.86m
答:(1)若不計擋水板的大小,則輪子轉(zhuǎn)動角速度為50rad/s;
(2)水管出水口距輪軸O水平距離l為1.12m;豎直距離為0.86m.

點(diǎn)評 本題主要考查了平拋運(yùn)動的基本規(guī)律及圓周運(yùn)動角速度和線速度的關(guān)系,解題時要結(jié)合幾何關(guān)系求解,關(guān)鍵是抓住平拋運(yùn)動和圓周運(yùn)動的聯(lián)系橋梁:線速度.

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:解答題

9.如圖所示,在傾角為θ=30°的斜面上,鋪有兩條光滑的足夠長的導(dǎo)軌ac、bd,兩導(dǎo)軌間的距離為l=0.1m,兩導(dǎo)軌的底端a和b間接有電阻R=0.06Ω,在兩導(dǎo)軌上垂直于導(dǎo)軌放有一根質(zhì)量為m=5×10-3kg、電阻為r=0.02Ω、長度為L=0.12m的金屬桿cd,整個裝置沿虛線OO′的下面部分,處在垂直于斜面的勻強(qiáng)磁場中,現(xiàn)將金屬桿cd由靜止釋放,當(dāng)下滑x=10m剛好經(jīng)過虛線OO′進(jìn)入磁場中時,金屬桿cd就開始勻速下滑,通過電阻R中的感應(yīng)電流的方向是從a→b,不計導(dǎo)軌間的電阻和所受的摩擦,重力加速度為g=10m/s2.求:
(1)金屬桿cd達(dá)到的最大速度vm
(2)勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小和方向.

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10.當(dāng)今社會小汽車已進(jìn)人家庭成為主要的代步交通工具.考駕照成為熱門,科目二考試中的一項內(nèi)容就是半坡起步.設(shè)坡路的傾角為θ,一位考員從半坡由靜止以恒定功率P啟動,沿坡路向上行駛,車和人的總質(zhì)量為m,車所受阻力為支持力的k倍,坡路足夠長.重力加速度為g.下列說法正確的是(  )
A.汽車先做勻加速運(yùn)動后做勻速運(yùn)動
B.汽車能達(dá)到的最大速度為$\frac{P}{mgsinθ+kmgcosθ}$
C.汽車勻速運(yùn)動時的牽引力大小等于kmg cosθ
D.克服汽車所受阻力做的功等于汽車機(jī)械能的增加量

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7.下列說法正確的是( 。
A.硬幣或鋼針能浮于水面上,是由于液體表面張力的作用
B.晶體有固定的熔點(diǎn),具有規(guī)則的幾何外形,物理性質(zhì)具有各向異性
C.影響蒸發(fā)快慢以及影響人們對干爽與潮濕感受的因素是空氣中水蒸氣的壓強(qiáng)與同一溫度下水的飽和汽壓的差距
D.隨著科技的發(fā)展,將來可以利用高科技手段,將散失在環(huán)境中的內(nèi)能重新收集起來加以利用而不引起其他變化

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

14.如圖所示,上表面水平的圓盤固定在水平地面上,一小物塊從圓盤邊緣上的P點(diǎn),以大小相同的初速度在圓盤上沿與直徑PQ成不同夾角θ開始滑動,小物塊運(yùn)動到圓盤另一邊緣時的速度大小為v,則v2-cosθ圖象應(yīng)為(  )
A.B.C.D.

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4.如圖所示,豎直平面內(nèi)有一光滑絕緣半圓軌道,處于方向水平且與軌道平面平行的勻強(qiáng)電場中,軌道兩端點(diǎn)A、C高度相同,與圓心O在同一水平線上,軌道的半徑為R0,一個質(zhì)量為m的帶正電的小球從槽右端的A處無初速地沿軌道下滑,滑到最低點(diǎn)B時對槽底的壓力為2mg,則在小球的滑動過程中,有( 。
A.小球到達(dá)B點(diǎn)時的速度大小為$\sqrt{2gR}$
B.小球到達(dá)B點(diǎn)時的速度大小為$\sqrt{gR}$
C.小球在滑動過程中的最大速度為$\sqrt{(\sqrt{5}-1)gR}$
D.小球在滑動過程中的最大速度為$\sqrt{2gR}$

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科目:高中物理 來源: 題型:多選題

11.下列說法正確的是(  )
A.氫原子吸收一個光子躍遷到激發(fā)態(tài)后,在向低能級躍遷時放出光子的頻率一定等于入射光子的頻率
B.${\;}_{90}^{232}$Th經(jīng)過6次α衰變和4次β衰變后成為穩(wěn)定的原子核${\;}_{82}^{208}$Pb
C.核力是弱相互作用的一種表現(xiàn),在原子核的尺度內(nèi),核力比庫侖力大得多,其作用范圍在1.5×1O-10m
D.分別用紫光和綠光照射同一金屬表面都能發(fā)生光電效應(yīng),則用紫光照射時光電子的最大初動能較大
E.根據(jù)玻爾理論可知,氫原子輻射出一個光子后,氫原子的電勢能減小,核外電子的運(yùn)動速度增大

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8.在“探究恒力做功與動能改變的關(guān)系”實驗中,某實驗小組采用如圖(甲)的實驗裝置.

①下列關(guān)于實驗操作的說法中正確的是BC(填選項前字母)
A.平衡摩擦力時必須將鉤碼通過細(xì)線掛在小車上
B.為減小系統(tǒng)誤差,應(yīng)使鉤碼質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量
C.實驗時,應(yīng)使小車靠近打點(diǎn)計時器由靜止釋放
②實驗時為了保證小車受到的合外力與沙和沙桶的總重力大小基本相等,在沙和沙桶的總質(zhì)量m與小車的質(zhì)量M的關(guān)系必須滿足m<<M的同時,實驗時首先要做的步驟是平衡摩擦力.
③如圖(乙)為實驗中打出的一條紙帶,選取紙帶中的A、B兩點(diǎn)來探究恒力做功與動能改變的關(guān)系,測出A、B兩點(diǎn)間距s和速度大小vA、vB.已知砂和砂桶的總質(zhì)量m,小車的質(zhì)量M,重力加速度g.則本實驗要驗證的數(shù)學(xué)表達(dá)式為mgs=$\frac{1}{2}M({v}_{B}^{2}-{v}_{A}^{2})$.(用題中的字母表示實驗中測量得到物理量).

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9.如圖所示,三根橫截面完全相同的圓木材A、B、C按圖示方法放在水平面上,它們均處于靜止?fàn)顟B(tài),則下列說法正確的是( 。
A.B所受的合力大于A受的合力
B.B、C對A的作用力的合力方向一定豎直向上
C.B與C之間一定存在彈力
D.如果水平面光滑,它們也能保持圖示的平衡

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