题目内容

【题目】如图所示,半径为R的光滑圆弧轨道ABC竖直放置,A与圆心O等高,B为轨道的最低点,该圆弧轨道与一粗糙直轨道CD相切于点COCOB的夹角为53°.一质量为m的小滑块从P点由静止开始下滑,PC间距离为2R,滑块与斜面CD间的动摩擦因数为μ.(已知sin 53°=0.8cos 53°=0.6,重力加速度g)求:

1)滑块从P点滑至B点过程中,重力势能的减少量;

2)滑块从P点滑至C点过程中,克服摩擦力做的功;

3)为保证滑块不从A处滑出,PC之间的最大距离.

【答案】(1) 2mgR.(2) μmgR. (3).

【解析】

由题意可知考查功计算、动能定理的应用,根据功的公式及功能关系计算可得。

P点到地面的高度设有h,则

减小的重力势能等于重力做的功

(2) 设从P点滑至C点过程中,克服摩擦力做的功W,则有

(3) PC之间的最大距离为L,从P点到A点由动能定理可得

解得

练习册系列答案
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【题目】对于同一物理问题,常常可以从宏观与微观两个不同角度进行研究,找出其内在联系,从而更加深刻地理解其物理本质。一段长为l、横截面积为S的细金属直导线,单位体积内有n个自由电子,电子电荷量为e、质量为m

1)该导线通有电流时,假设自由电子定向移动的速率恒为v

求导线中的电流I

②为了更精细地描述电流的分布情况,引入了电流面密度j,电流面密度被定义为单位面积的电流强度,求电流面密度j的表达式;

③经典物理学认为,金属的电阻源于定向运动的自由电子与金属离子(即金属原子失去电子后的剩余部分)的碰撞,该碰撞过程将对电子的定向移动形成一定的阻碍作用,该作用可等效为施加在电子上的一个沿导线的平均阻力。若电子受到的平均阻力大小与电子定向移动的速率成正比,比例系数为k。请根据以上描述构建物理模型,求出金属导体的电阻率ρ的微观表达式。

2*)将上述导线弯成一个闭合圆线圈,若该不带电的圆线圈绕通过圆心且垂直于线圈平面的轴匀速率转动,线圈中不会有电流通过,若线圈转动的线速度大小发生变化,线圈中会有电流通过,这个现象首先由斯泰瓦和托尔曼在1917年发现,被称为斯泰瓦托尔曼效应。这一现象可解释为:当线圈转动的线速度大小均匀变化时,由于惯性,自由电子与线圈中的金属离子间产生定向的相对运动,从而形成电流。若此线圈在匀速转动的过程中突然停止转动,由于电子在导线中运动会受到沿导线的平均阻力,所以只会形成短暂的电流。已知电子受到的沿导线的平均阻力满足(1)问中的规律,求此线圈以由角速度ω匀速转动突然停止转动(减速时间可忽略不计)之后,通过线圈导线横截面的电荷量Q

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