题目内容

【题目】飞球调速器是英国工程师詹姆斯·瓦特于1788年为蒸汽机速度控制而设计，如图（a）所示，这是人造的第一个自动控制系统。如图（b）所示是飞球调速器模型，它由两个质量为m的球通过4根长为的轻杆与竖直轴的上、下两个套筒铰接。上面套筒固定，下面套筒质量为M，可沿轴上下滑动。不计一切摩擦，重力加速度为g，当整个装置绕竖直轴以恒定的角速度匀速转动时（飞球调速器的旋转速度和蒸汽机相同）：

(1)求此时轻杆与竖直轴之间的夹角的余弦值；

(2)为实现对蒸汽机的自动控制（即将蒸汽机的转速控制在一定范围内），由于扰动，当套筒下移时，传动机构应使蒸汽机的转速升高还是降低？请简述其控制原理。

【答案】(1)；(2)升高。由于扰动，蒸汽机的转速降低，套筒才会下移。为保持原来的转速，传动机构应使蒸汽机转速升高。

【解析】

(1)小球受到重力mg、上下两根轻杆的拉力F1、F2，，如图所示

竖直方向上，物体处于平衡状态

水平方向上，由牛顿第二定律

且

下面套筒受到重力Mg、左右两根轻杆的拉力为F3、F4（根据对称性，F3、F4相等），由物体的平衡可知

而

联立，解得

(2)升高。

由于扰动，蒸汽机的转速降低，套筒才会下移。为保持原来的转速，传动机构应使蒸汽机转速升高。

练习册系列答案
相关题目

【题目】某同学用如图甲所示的实验装置验证牛顿第二定律．

（1）该同学在平衡摩擦力后进行实验，实际小车在运动过程中所受的拉力________（填“大于”“小于”或“等于”）砝码和砝码盘的总重力，为了便于探究、减小误差，应使小车质量M与砝码和砝码盘的总质量m满足________的条件．

（2）该同学在实验中得到如图乙所示的一条纸带（两计数点间还有两个点没有画出），已知打点计时器采用的是频率为50Hz的交流电，根据纸带可求出小车的加速度为________m/s2 （结果保留两位有效数字）．

（3）以砝码和砝码盘的总质量为横坐标，加速度为纵坐标，画出的a-m图象如图丙所示，图线与横坐标的夹角为θ，求得图线的斜率为k，已知本地的重力加速度为g，则小车的质量为________．

【题目】如图所示，一名消防队员在模拟演习训练中，沿着长为12m的竖立在地面上的钢管向下滑，他从钢管顶端由静止开始先匀加速再匀减速下滑，滑到地面时速度恰好为零．若他加速时的加速度大小是减速时的2倍，下滑总时间为3s，，则该消防队员

A．下滑过程中的最大速度为4m/s

B．加速与减速过程的时间之比为1：2

C．加速与减速过程中平均速度大小之比为1：1

D．加速与减速过程的位移之比为1：4

【题目】重力大小为G的物体系在OA、OB两根等长的轻绳上,轻绳的A端和B端挂在半圆形的支架BAC上,如图所示。若B端的位置固定,将O绳子的A端沿半圆形支架从竖直位置逐渐靠近水平位置D的过程中,以下说法正确的是( )

A. OA绳上的拉力先增大后减小 B. OA绳上的拉力逐渐增大

C. OB绳上的拉力逐渐增大 D. OB绳上的拉力逐渐减小

【题目】某同学在“用电压表、电流表测电源的电动势和内电阻”的实验中，测得4组U、I数据，并在U-I坐标平面上标出相应的坐标点，如图所示。

（1）图中标出了ABCD四组数据的对应点坐标，由U-I图线的特性可以判断______组数据是错误的。

（2）请根据正确数据在U-I坐标平面上画出U-I图线。根据图线求出电源的电动势E＝______V，内电阻＝_______Ω。

（3）在此电源上外接一个电阻作为负载，当该电阻值＝____________Ω时，电源的输出功率达到最大值，且Pmax＝_________W。

【题目】如图，一带正电的点电荷固定于O点，两虚线圆均以O为圆心，两实线分别为带电粒子M和N先后在电场中运动的轨迹，a、b、c、d、e为轨迹和虚线圆的交点。不计重力，下列说法正确的是

A.M带正电荷，N带负电荷

B.M在b点的动能大于它在a点的动能

C.N在d点的电势能等于它在e点的电势能

D.N在从c点运动到d点的过程中克服电场力做功

【题目】某兴趣小组通过如图所示的实验装置探究加速度与力、质量的关系．

（1）关于本实验，下列说法中正确的有________

A．调整滑轮使牵引滑块的细线与长木板保持平行

B．平衡摩擦力时，不需要把空砂桶系在滑块上

C．实验时，先释放滑块再接通打点计时器的电源

D．改变滑块质量后，需要重新调节长木板倾斜度

（2）实验中得到如图所示的一条纸带，A、B、C、D、E为5个相邻的计数点，相邻的两个计数点之间还有四个点未画出．测出相邻计数点之间的距离分别为： x1＝4.29 cm、x2＝4.68 cm、x3＝5.08 cm、x4＝5.49 cm，已知打点计时器的工作频率为50 Hz，则打C点时滑块瞬时速度大小vc=______m/s，滑块的加速度大小a＝_____m/s2．(结果保留两位有效数字)

（3）保持砂和砂桶总质量不变，通过添加砝码以改变滑块质量，进行多次测量，得到滑块加速度a、滑块和砝码总质量M及其对应的的数据如表中所示：

滑块和砝码总质量M（kg）

0.83

0.63

0.50

0.42

0.36

0.31

滑块加速度a（m·s-2）

0.35

0.37

0.60

0.71

0.81

0.95

滑块和砝码质量倒数1/M（kg-1）

1.20

1.60

2.00

2.40

2.80

3.20

请在图示的坐标纸中画出滑块的图象____ ．

（4）img src="http://thumb.1010pic.com/questionBank/Upload/2020/11/26/22/caa25dbd/SYS202011262243174948452745_ST/SYS202011262243174948452745_ST.004.png" width="47" height="41" style="-aw-left-pos:0pt; -aw-rel-hpos:column; -aw-rel-vpos:paragraph; -aw-top-pos:0pt; -aw-wrap-type:inline" />图象的斜率大小__________（选填“大于”、“小于”或“等于”）砂和砂桶的总重力．

【题目】如图所示为固定在竖直平面内的，内壁光滑的绝缘轨道，其半径为R=1m，轨道所在的空间存在平行于轨道的水平向右的匀强电场，场强为E=3×104N/C。在轨道的最下端A处有一个电荷量为q=+2×10-4C、质量为m=0.8kg的小球。现给小球一个水平向右的初速度v0=4m/s，g取10m/s2，则（结果可以用根式表示）

(1)小球运动的最大速度是多少？

(2)要使小球在运动过程中不脱离轨道，其初速度v0要满足什么条件？

(3)取A点所在平面为重力势能的零势能面，在小球能够做完整圆周运动的前提下，求小球运动过程中的最小机械能的大小。

【题目】在风洞实验室里，一根足够长的均匀直细杆与水平面成θ=固定，质量为m=2kg的小球穿在细杆上静止于细杆底端O，如图甲所示。开启送风装置，有水平向右的恒定风力F作用于小球上，在t1=2s时风停止。小球沿细杆运动的部分v一t图象如图乙所示，取g=10m/s2， sin=0.6， cos＝0.8，忽略浮力。求:

（1）小球与细杆间的动摩擦因数μ和水平风力F的大小

（2）小球沿杆上升的最大位移的大小

（3）风停后再经5s，小球的速度

违法和不良信息举报电话：027-86699610 举报邮箱：58377363@163.com

精英家教网