题目内容

如图5-11所示,位于竖直平面上的1/4圆弧轨道AB光滑无摩擦,半径为R,O点为圆心,A点距地面高度为H.质量为m的小球从A点由静止释放,通过B点时对轨道的压力为3mg,最后落在地面C处.不计空气阻力,求:

图5-11

(1)小球通过B点的速度;

(2)小球落地点C与B点的水平距离s;

(3)比值为多少时,C与B点的水平距离s最大,最大值是多少.

解析:(1)小球在竖直面内做圆周运动,通过B点时有FN-mg=,FN=3mg,解得vb=.

(2)小球离开B点做平抛运动,H-R=gt2,s=vbt,联立求得s=.

(3)将s=变形得s=,由此可知当2R-H=0,即时,s最大为H.

答案:(1)  (2)  (3)  H

练习册系列答案
相关题目
实验题
在“验证牛顿运动定律”的实验中,采用如图1所示的实验装置.
小车及车中砝码的质量用M表示,盘及盘中砝码的质量用m表示,小车的加速度可由小车后拖动的纸带打上的点计算出.
(1)当M与m的大小关系满足
M远大于m
M远大于m
时,才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘及盘中砝码的重力.
(2)一组同学在做加速度与质量的关系实验时,保持盘及盘中砝码的质量一定,改变小车及车中砝码的质量,测出相应的加速度,采用图象法处理数据.为了比较容易地检查出加速度a与质量M的关系,应该作a与
1
M
1
M
的图象.
(3)如图2所示为甲同学根据测量数据作出的a-F图线,说明实验存在的问题是
没有平衡摩擦力或平衡时角度过小.
没有平衡摩擦力或平衡时角度过小.

(4)某同学在做加速度和力、质量的关系的实验中,测得小车的加速度a和拉力F的数据如下表所示:
F
N
0.20 0.30 0.40 0.50 0.60
a/(m?s-2 0.11 0.19 0.29 0.40 0.51
请根据表中的数据在坐标纸中作出a-F图象(图3);
(5)图象的斜率的物理意义是
小车的总质量的倒数
小车的总质量的倒数

(6)在“探究两个共点力的合成”实验中,某小组做实验时得出如图4所示的图(O为橡皮条与细绳套的结点).图中
F
F
是F1与F2合力的实验值,为使橡皮筋沿竖直方向伸长,那么互成角度的两弹簧秤所施的力F1和F2必须
C
C

A.等大  B.互相垂直  C.水平分力,等大反向  D.竖直分力等大
(7)做匀变速直线运动的小车带动纸带通过电火花计时器,打出的部分计数点如图5所示.每相邻两点间还有四点未画出来,电火花计时器使用的是220V、T=0.02s的交流电,求:电火花计时器打第2个计数点时,小车的速度v2=
0.49
0.49
m/s,小车的加速度a=
0.88
0.88
m/s2.(结果保留两位有效数字)
Ⅰ.气垫导轨工作时,空气从导轨表面的小孔喷出,在导轨表面和滑块内表面之间形成一层薄薄的空气层,使滑块不与导轨表面直接接触,故滑块运动时受到的阻力大大减小,可以忽略不计.为了探究做功与物体动能之间的关系,在气垫导轨上放置一带有遮光片的滑块,滑块的一端与轻弹簧相接,弹簧另一端固定在气垫导轨的一端,将一光电门P固定在气垫导轨底座上适当位置(如图1),使弹簧处于自然状态时,滑块上的遮光片刚好位于光电门的挡光位置,与光电门相连的光电计时器可记录遮光片通过光电门时的挡光时间.实验步骤如下:精英家教网
①用游标卡尺测量遮光片的宽度d;
②在气垫导轨上适当位置标记一点A(图中未标出,AP间距离远大于d),将滑块从A点由静止释放.由光电计时器读出滑块第一次通过光电门时遮光片的挡光时间t;
③利用所测数据求出滑块第一次通过光电门时的速度V;
④更换劲度系数不同而自然长度相同的弹簧重复实验步骤②③,记录弹簧劲度系数及相应的速度V,如下表所示:
弹簧劲度系数 k 2k 3k 4k 5k 6k
V (m/s) 0.71 1.00 1.22 1.41 1.58 1.73
V2 (m2/s2 0.50 1.00 1.49 1.99 2.49 2.99
V3 (m3/s3 0.36 1.00 1.82 2.80 3.94 5.18
(1)测量遮光片的宽度时游标卡尺读数如图2所示,读得d=
 
m;
(2)用测量的物理量表示遮光片通过光电门时滑块的速度的表达式V=
 

(3)已知滑块从A点运动到光电门P处的过程中,弹簧对滑块做的功与弹簧的劲度系数成正比,根据表中记录的数据,可得出合力对滑块做的功W与滑块通过光电门时的速度V的关系是
 

Ⅱ.现已离不开电视、手机等电子产品,但这些产品生产过程中会产生含多种重金属离子的废水,这些废水是否达标也引起了人们的关注.某同学想测出学校附近一工厂排出废水的电阻率,以判断废水是否达到排放标准(一般工业废水电阻率的达标值为ρ≥200Ω?m).图甲为该同学所用盛水容器,其左、右两侧面为带有接线柱的金属薄板(电阻极小),其余四面由绝缘材料制成,容器内部长a=40cm,宽b=20cm,高c=10cm.他将水样注满容器后,进行以下操作:精英家教网
(1)他先后用多用电表欧姆档的“×1k”、“×100”两个档位粗测水样的电阻值时,表盘上指针如图乙中所示,则所测水样的电阻约为
 
Ω.
(2)他从实验室中找到如下实验器材更精确地测量所取水样的电阻:
A.电流表(量程5mA,电阻RA=800Ω)
B.电压表(量程15V,电阻RV约为10.0kΩ)
C.滑动变阻器(0~20Ω,额定电流1A)
D.电源(12V,内阻约10Ω)
E.开关一只、导线若干
请用笔线代替导线帮他在图丙中完成电路连接.
(3)正确连接电路后,这位同学闭合开关,测得一组U、I数据;再调节滑动变阻器,重复上述测量得出一系列数据如下表所示,请你在图丁的坐标系中作出U-I关系图线.
U/V 2.0 3.8 6.8 8.0 10.2 11.6
I/mA 0.73 1.36 2.20 2.89 3.66 4.15
(4)由以上测量数据可以求出待测水样的电阻率为
 
Ω?m.据此可知,所测水样在电阻率这一指标上
 
(选填“达标”或“不达标”).

I (6分)利用图10中所示的装置可以研究自由落体运动.实验中需要调整好仪器,接通打点计时器的电源,松开纸带,使重物下落.打点计时器会在纸带上打出一系列的小点.

(1) 为了测得重物下落的加速度,还需要的实验器材有_____.(填入正确选项前的字母)

A.天平  B.秒表  C.刻度尺

(2) 若实验中所得到的重物下落的加速度值小于当地的重力加速度值,而实验操作与数据处理均无错误,写出一个你认为可能引起此误差的原因: ____________________.

II(5分)为了测量电源的电动势和内阻,在实验室里我们通常采取图11甲所示电路测量,请根据该电路图在图11乙中连接实物图.

III(6分)某同学设计了一个测定激光波长的实验装置如图12甲所示,激光器发出的一束直径很小的红色激光进入一个一端装有双缝、另一端装有感光片的遮光筒,感光片的位置上出现一排等距的亮点,图12乙中的黑点代表亮点的中心位置.

(1) 通过量出相邻光点的距离可算出激光的波长,据资料介绍,若双缝的缝间距离为a,双缝到感光片的距离为感光片上相邻两光点间的距离为b,则光的波长.该同学测得L=1.0000m,双缝间距a =0.22mm,用带10分度游标的卡尺测感光片上的光点间距时,尺与点的中心位置如图12乙所示.图12乙中第一个光点到第四个光点的距离是__________mm.实验中激光的波长 =________m(保留两位有效数字)

(2) 如果实验时将红激光换成蓝激光,屏上相邻两光点间的距离将_______.(选填变大、变小、不变)

 

I (6分)利用图10中所示的装置可以研究自由落体运动.实验中需要调整好仪器,接通打点计时器的电源,松开纸带,使重物下落.打点计时器会在纸带上打出一系列的小点.

(1) 为了测得重物下落的加速度,还需要的实验器材有_____.(填入正确选项前的字母)

A.天平  B.秒表  C.刻度尺

(2) 若实验中所得到的重物下落的加速度值小于当地的重力加速度值,而实验操作与数据处理均无错误,写出一个你认为可能引起此误差的原因: ____________________.

II(5分)为了测量电源的电动势和内阻,在实验室里我们通常采取图11甲所示电路测量,请根据该电路图在图11乙中连接实物图.

III(6分)某同学设计了一个测定激光波长的实验装置如图12甲所示,激光器发出的一束直径很小的红色激光进入一个一端装有双缝、另一端装有感光片的遮光筒,感光片的位置上出现一排等距的亮点,图12乙中的黑点代表亮点的中心位置.

(1) 通过量出相邻光点的距离可算出激光的波长,据资料介绍,若双缝的缝间距离为a,双缝到感光片的距离为感光片上相邻两光点间的距离为b,则光的波长.该同学测得L=1.0000m,双缝间距a =0.22mm,用带10分度游标的卡尺测感光片上的光点间距时,尺与点的中心位置如图12乙所示.图12乙中第一个光点到第四个光点的距离是__________mm.实验中激光的波长 =________m(保留两位有效数字)

(2) 如果实验时将红激光换成蓝激光,屏上相邻两光点间的距离将_______.(选填变大、变小、不变)

 

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