题目内容
【题目】如图所示,质量为0.5 kg的小杯里盛有1 kg的水,用绳子系住小杯在竖直平面内做“水流星”表演,转动半径为1 m,小杯通过最高点的速度为4 m/s,g取10 m/s2,求:
(1)在最高点时,绳的拉力?
(2)在最高点时水对小杯底的压力?
(3)为使小杯经过最高点时水不流出, 在最高点时最小速率是多少?
【答案】(1)9N,方向竖直向下;(2)6N,方向竖直向上;(3)3.16 m/s
【解析】试题分析:(1)小杯质量m=0.5kg,水的质量M=1kg,在最高点时,杯和水的受重力和拉力作用,如图所示,
合力F合=(M+m)g+T ①
圆周半径为R,则F向=(M+m)②
F合提供向心力,有 (M+m)g+T=(M+m)
所以细绳拉力为:T=(M+m)(g)=(1+0.5)(10)=12N;
(2)在最高点时,水受重力Mg和杯的压力F作用,则合力为:F合=Mg+F,
圆周半径为R,则有:F向=M,
F合提供向心力,有:Mg+F=M,
所以杯对水的压力为:F=M(g)=1×(10)=8N;
根据牛顿第三定律,水对小杯底的压力为8N,方向竖直向上.
(3)小杯经过最高点时水恰好不流出时,此时杯对水的压力为零,只有水的重力作为向心力,由(2)得:
Mg=M,
解得:.
【题目】金属丝ab由两段粗细相同、材料不同的金属拼接而成,但仅从外观上看不出拼接点的位置。为找到拼接点的位置、同时测出两种材料的电阻率,某同学进行了如下实验:
(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径时如图1所示,则d=_____mm。
(2)将欧姆表的选择开关拨至“×1”倍率挡,进行欧姆表调零后测量金属丝的电阻,表盘指针如图2所示,则金属丝的电阻为________Ω。
(3)将金属丝ab拉直后固定在绝缘米尺上,其中a端点固定在米尺的0刻度上,测得金属丝的长度为99.00cm。在金属丝上夹上一个可移动的小金属夹P,用图3的电路进行测量。闭合开关S,移动滑动变阻器的滑动触头,保持理想电流表的示数为0.450A不变,理想电压表U的示数随aP间距离x的变化如下表:
x/cm | 10.00 | 20.00 | 30.00 | 40.00 | 50.00 | 60.00 | 70.00 | 80.00 | 90.00 | 98.00 |
U/v | 0.26 | 0.52 | 0.78 | 1.04 | 1.30 | 1.45 | 1.49 | 1.53 | 1.57 | 1.60 |
利用描点法在图中绘出U-x图象__________(图中已描出了部分数据点)。并根据图像确定两种材料的拼接点与a的距离为_________cm。两种材料中,较大的电阻率是___________Ω·m。(保留两位有效数字)