如图所示.圆形玻璃平板半径为r.离水平地面的高度为h.一质量为m的小木块放置在玻璃板的边缘.随玻璃板一起绕圆心O在水平面内做匀速圆周运动．(1)若匀速圆周运动的周期为T.求木块的线速度和所受摩擦力的大小,(2)利用此装置还可以粗略测出木块与桌面间的动摩擦因数μ.方案是:缓慢增大玻璃板的转速.最后木块沿玻璃板边缘的切线方向水平飞出.测出落地点与题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

如图所示，圆形玻璃平板半径为r，离水平地面的高度为h，一质量为m的小木块放置在玻璃板的边缘，随玻璃板一起绕圆心O在水平面内做匀速圆周运动．
（1）若匀速圆周运动的周期为T，求木块的线速度和所受摩擦力的大小；
（2）利用此装置还可以粗略测出木块与桌面间的动摩擦因数μ，方案是：缓慢增大玻璃板的转速，最后木块沿玻璃板边缘的切线方向水平飞出，测出落地点与通过圆心O的竖直线间的距离为L．不计空气阻力，设木块与桌面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g，求木块与桌面间的动摩擦因数μ．

分析：（1）根据线速度与周期的关系求出线速度的大小，根据静摩擦力提供向心力求出摩擦力的大小．
（2）根据平抛运动的规律求出物体的初速度，结合最大静摩擦力提供向心力求出木块与桌面间的动摩擦因数．

解答：解：（1）木块的线速度为：v=r?

2π

2πr

．
根据f=mr?

4π2

，知摩擦力的大小为：f=

4π2mr

．
（2）根据h=

gt2得：t=

．
则初速度为：v0=

L2-r2

(L2-r2)g

．

根据μmg=m

v02

得：μ=

L2-r2

2hr

．
答：（1）木块的线速度大小为

2πr

，摩擦力的大小为

4π2mr

．
（2）木块与桌面间的动摩擦因数为

L2-r2

2hr

．

点评：本题考查了圆周运动和平抛运动的综合，对于平抛运动，知道水平方向和竖直方向上的运动规律，对于圆周运动，知道向心力的来源，结合牛顿第二定律进行求解．

练习册系列答案

相关题目

1897年汤姆生通过对阴极射线的研究，发现了电子，从而使人们认识到原子是可分的．汤姆生当年用来测定电子比荷（电荷量e与质量m之比）的实验装置如图所示，真空玻璃管内C、D为平行板电容器的两极，圆形阴影区域内可由管外电磁铁产生一垂直纸面的匀强磁场，圆形区域的圆心位于C、D中心线的中点，直径与C、D的长度相等．已知极板C、D的长度为L₁，C、D间的距离为d，极板右端到荧光屏的距离为L₂．由K发出的电子，经A与K之间的高电压加速后，形成一束很细的电子流，电子流沿C、D中心线进入板间区域．若C、D间无电压，则电子将打在荧光屏上的O点；若在C、D间加上电压U，则电子将打在荧光屏上的P点，P点到O点的距离为h；若再在圆形区域内加一方向垂直于纸面向外、磁感应强度为B的匀强磁场，则电子又打在荧光屏上的O点．不计重力影响．
（1）求电子打在荧光屏O点时速度的大小．
（2）推导出电子比荷的表达式．
（3）利用这个装置，还可以采取什么方法测量电子的比荷？

（选修3-4模块选做题）

（1）判断以下说法的正误，在相应的括号内打“√”或“×”。

A．光速不变原理是狭义相对论的两个基本假设之一（）

B．拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加一个偏振片以增加透射光的强度（）

C．光在介质中的速度大于光在真空中的速度（）

D．变化的电场一定产生变化的磁场；变化的磁场一定产生变化的电场（）

（2）如图所示，某同学用插针法测定一半圆形玻璃砖的折射率。在平铺的白纸上垂直纸面插大头针P₁、P₂，确定入射光线，并让入射光线过圆心O，在玻璃砖（图中实线部分）另一侧垂直纸面插大头针P₃，使P₃挡住P₁、P₂的像，连接OP₃。图中MN为分界面，虚线半圆与玻璃砖对称，B、C分别是入射光线、折射光线与圆的交点，AB、CD均垂直于法线并分别交法线于A、D点。设AB的长度为l₁，AO的长度为l₂，CD的长度为l₃，DO的长度为l₄，为较方便地表示出玻璃砖的折射率，需用刻度尺测量_____________（用上述给出量的字母表示），则玻璃砖的折射率可表示为_____________。

（3）如图所示是一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t=0时刻的波形图，已知波的传播速度v=2 m/s。试回答下列问题：

①写出x=1.0 m处质点的振动函数表达式；

②求出x=2.5 m处质点在0—4.5 s内通过的路程及t=4.5 s时的位移。

若C、D间无电压，则电子将打在荧光屏上的O点；若在C、D间加上电压U，则电子将打在荧光屏上的P点，P点到O点的距离为h；若再在圆形区域内加一方向垂直于纸面向外、磁感应强度为B的匀强磁场，则电子又打在荧光屏上的O点。不计重力影响。

（1）求电子打在荧光屏O点时速度的大小。

（2）推导出电子比荷的表达式。

（3）利用这个装置，还可以采取什么方法测量电子的比荷？

1897年汤姆生通过对阴极射线的研究，发现了电子，从而使人们认识到原子是可分的。汤姆生当年用来测定电子比荷（电荷量e与质量m之比）的实验装置如图所示，真空玻璃管内C、D为平行板电容器的两极，圆形阴影区域内可由管外电磁铁产生一垂直纸面的匀强磁场，圆形区域的圆心位于C、D中心线的中点，直径与C、D的长度相等，已知极板C、D的长度为L₁，C、D间的距离为d，极板右端到荧光屏的距离为L₂。由K发出的电子，经A与K之间的高电压加速后，形成一束很细的电子流，电子流沿C、D中心线进入板间区域，若C、D间无电压，则电子将打在荧光屏上的O点；若在C、D间加上电压U，则电子将打在荧光屏上的P点，P点到O点的距离为h；若再在圆形区域内加一方向垂直于纸面向外、磁感应强度为B的匀强磁场，则电子又打在荧光屏上的O点。不计重力影响。
（1）求电子打在荧光屏O点时速度的大小；
（2）推导出电子比荷的表达式；
（3）利用这个装置，还可以采取什么方法测量电子的比荷？

【选做题】本题包括A、B、C三小题，请选定其中两题，并在答题卡相应的答题区域内作答．若三题都做，则按A、B两题评分．

A．(选修模块3—3)（12分）

（1）（4分）判断以下说法的正误，在相应的括号内打“√”或“×”。

（A）用手捏面包，面包体积会缩小，说明分子之间有间隙。（）

（B）温度相同的氢气和氧气，氢气分子和氧气分子的平均速率相同。（）

（C）夏天荷叶上小水珠呈球状，是由于液体表面张力使其表面积具有收缩到最小趋势的缘故。（）

（D）自然界中进行的一切与热现象有关的宏观过程都具有方向性。（）

（2）（4分）在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，有下列操作步骤，请补充实验步骤的内容及实验步骤中的计算式：

（A）用滴管将浓度为的油酸酒精溶液逐滴滴入量筒，记下的油酸酒精溶液的滴数；

（B）将痱子粉末均匀地撒在浅盘内的水面上，用滴管吸取浓度为的油酸酒精溶液，逐滴向水面上滴入，直到油酸薄膜表面足够大，且不与器壁接触为止，记下滴入的滴数；

（C）________________▲________________；

（D）将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，以坐标纸上边长的正方形为单位，计算轮廓内正方形的个数；

（E）用上述测量的物理量可以估算出单个油酸分子的直径__▲____。

（3）如图所示，上端开口的光滑圆柱形气缸竖直放置，截面积为40cm²的活塞将

一定质量的气体和一形状不规则的固体A封闭在气缸内。在气缸内距缸底60cm

处设有卡环ab，使活塞只能向上滑动。开始时活塞搁在ab上，缸内气体的压

强等于大气压强为p₀＝1.0×10⁵Pa，温度为300K。现缓慢加热汽缸内气体，当

温度缓慢升高为330K，活塞恰好离开ab；当温度缓慢升高为360K时，活塞上

升了4cm。求：

（1）活塞的质量；

（2）整个过程中气体对外界做的功。

B．(选修模块3—4)（12分）

（1）（4分）判断以下说法的正误，在相应的括号内打“√”或“×”。

（A）光速不变原理是狭义相对论的两个基本假设之一。（）

（B）拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加一个偏振片以增加透射光的强度。（）

（C）光在介质中的速度大于光在真空中的速度。（）

（D）变化的电场一定产生变化的磁场；变化的磁场一定产生变化的电场。（）

（2）（4分）如图为一横波发生器的显示屏，可以显示出波由0点从左向右传播的图像，屏上每一小格长度为1cm。在t＝0时刻横波发生器上能显示的波形如图所示。因为显示屏的局部故障，造成从水平位置A到B之间（不包括A、B两处）的波形无法被观察到（故障不影响波在发生器内传播）。此后的时间内，观察者看到波形相继传经B、C处，在t＝5秒时，观察者看到C处恰好第三次（从C开始振动后算起）出现平衡位置，则该波的波速可能是

（A）3.6cm/s （B）4.8cm/s

（C）6cm/s （D）7.2cm/s

（3）（4分）如图所示，某同学用插针法测定一半圆形玻璃砖的折射率。在平铺的白纸上垂直纸面插大头针、确定入射光线，并让入射光线过圆心，在玻璃砖（图中实线部分）另一侧垂直纸面插大头针，使挡住、的像，连接。图中为分界面，虚线半圆与玻璃砖对称，、分别是入射光线、折射光线与圆的交点，、均垂直于法线并分别交法线于、点。设的长度为，的长度为，的长度为，的长度为，求：