题目内容
【题目】如图所示,在某竖直平面内,光滑曲面AB与水平面BC平滑连接于B点,BC的距离为1m,BC右端连接内壁光滑、半径r=0.4m的四分之一细圆管CD,管口D端正下方直立一根劲度系数为k=100N/m的轻弹簧,弹簧一端固定,另一端恰好与管口D端平齐,一个质量为lkg的小球放在曲面AB上,现从距BC的高度为h=0.6m处静止释放小球,小球进入管口C端时,它对上管壁有的作用力,通过CD后,在压缩弹簧过程中小球速度最大时弹簧的弹性势能为=0.5J.取重力加速度g=10m/s.求:
(1)小球在C处受到的向心力大小;
(2)BC间的动摩擦因数;
(3)若改变高度h且BC段光滑,试通过计算探究小球压缩弹簧过程中的最大动能与高度h的关系,并在下面的坐标系中粗略做出-h的图象,并标出纵轴的截距。
【答案】(1) 15 N (2) 0.3 (3)
【解析】(1) 小球进入管口C端时,它与圆管上管壁有大小为F=0.5mg的相互作用力,
故小球受到的向心力为F向=0.5mg+mg=1.5mg=1.5×1×10 N=15 N;
(2) 在C点,由代入数据得vC= m/s
小球从A点运动到C点过程,由动能定理得 解得;
(3) 在压缩弹簧过程中速度最大时,合力为零。设此时小球离D端的距离为x0,则有 kx0=mg解得
由机械能守恒定律有
得,图象如图所示:
【题目】某同学为测定金属丝的电阻率,设计了如图甲所示的电路,电路中ab是一段电阻率较大,粗细均匀的电阻丝,保护电阻,电源电动势E=3.0V,电流表内阻忽略不计,滑片P与电阻丝始终接触良好。
(1)实验中用螺旋测微器测得电阻丝的直径如图乙所示,其示数为d=________mm。
(2)实验时闭合开关,调节滑片P的位置,分别测量出每次实验中aP长度x及对应的电流值I,实验数据如表所示。
x/m | 0.10 | 0.20 | 0.30 | 0.40 | 0.50 | 0.60 |
I/A | 0.49 | 0.43 | 0.38 | 0.33 | 0.31 | 0.28 |
2.04 | 2.33 | 2.63 | 3.03 | 3.23 | 3.57 |
将表中数据描在坐标纸中,如图所示,该图象的斜率的表达式k=__________(用题中字母表示),由图线求得电阻丝的电阻率_______ (保留两位有效数字)。
根据图丙中关系图线纵轴截距的物理意义,可求得电源的内阻为r=______________________ (保留两位有效数字)。