题目内容

【题目】《割绳子》是一款风靡世界的休闲游戏。玩家需要通过剪断绳索，让绑着的糖果掉入怪兽嘴里。如图是其中的某个关卡，开始时，一端连有糖果的绳索处于水平状态，另一端固定在O点上，绳索长度为R，图中的怪兽A相对O点水平和竖直位移分别为R和2R，怪兽B位于O点正上方R处，C处为喷气装置，可为糖果提供水平向右的动力或者阻力，该装置相对O点的竖直位移为R，已知糖果质量为m，重力加速度为g，题中涉及物体都可视作质点处理，糖果由水平位置开始静止释放，回答下列问题：

（1）糖果运动到最低点时，其对绳子的拉力为多大？

（2）试通过分析说明，糖果运动至最低点时，剪短绳索，能否被怪兽A吃到。若能，请说明理由；若不能，则计算说明怪兽A在同一高度的什么位置才能吃到糖果。

（3）显然，喷气装置提供额外的能量之后，糖果才有可能被怪兽B吃到，请问这部分额外能量最少为多少？

【答案】（1）3mg（2）糖果无法被怪兽A吃到，且在水平位移是2R处可以吃到糖果;（3）

【解析】

试题分析：（1）

得到

由牛顿第三定律得，糖果对绳子拉力

（2）剪断绳索之后，糖果做平抛运动，竖直下落距离为R时满足

故糖果无法被怪兽A吃到，且在水平位移是2R处可以吃到糖果

（3）糖果到达怪兽B处的最小速度满足

考虑物体从开始至最高点的动能定理

得到

故喷气装置所提供的最小能量为

练习册系列答案
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（1）现有下列器材，为完成本实验，哪些是必需的？请将这些器材前面的字母填在横线上 ．

A．秒表 B．刻度尺 C．天平 D．圆规

（2）在以下选项中，哪些是本次实验必须进行的测量（ ）

A．水平槽上未放B球时，测量A球落点位置到O点的距离OF

B．A球与B球碰撞后，测量A球与B球落点位置到O点的距离OE、OJ

C．A球和B球在空间飞行的时间

D．测量G点相对于水平槽面的高度

（3）如果碰撞中动量守恒，根据图中各点间的距离，则下列式子正确的是________．

A．

B．

C．

D．

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用遮光罩罩住硅光电池，闭合开关S，调节变阻器R，读出电压表V1、V2的示数U1、U2。

（1）某次测量时，电压表V1示数如图乙，则U1= V，可算出通过硅光电池的反向电流大小为 mA（保留两位小数）。

（2）该小组测出大量数据，筛选出下表所示的9组U1、U2数据，算出相应的硅光电池两端反向电压Ux和通过的反向电流Ix（图中“－”表示反向），并在坐标纸上建立Ix-Ux坐标系，请你标出坐标点，并绘出Ix-Ux图线。

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（2）求金属棒由静止开始上滑2s的过程中，金属棒上产生的电热Q1

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