题目内容
如图,质量为6m、长为L的薄木板AB放在光滑的平台上,木板B端与台面右边缘齐平.B端上放有质量为3m且可视为质点的滑块C,C与木板之间的动摩擦因数为
.质量为m的小球用长为L的细绳悬挂在平台右边缘正上方的O点,细绳竖直时小球恰好与C接触.现将小球向右拉至细绳水平并由静止释放,小球运动到最低点时细绳恰好断裂.小球与C碰撞后反弹速率为碰前的一半.
(1)求细绳能够承受的最大拉力;
(2)若要使小球落在释放点的正下方P点,平台高度应为多大?
(3)通过计算判断C能否从木板上掉下来.
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解析:(1)设小球运动到最低点的速率为v0,小球向下摆动过程,由动能定理
① 得
②
小球在圆周运动最低点,由牛顿第二定律:
③
由牛顿第三定律可知,小球对细绳的拉力:
④ 解得:
⑤
(2)小球碰撞后平抛运动:
⑥ 水平分位移:
⑦ 解得:
⑧
(3)小球与滑块C碰撞过程中小球和C系统满足动量守恒,设C碰后速率为v1,并依题意有
⑨
假设木板足够长,在C与木板相对滑动直到相对静止过程,设两者最终共同速率为v2,
由动量守恒:
⑩
由能量守恒:![]()
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联立⑨⑩
解得:![]()
由
知,滑块C不会从木板上掉下来.
评分说明:第(1)问中没有④式暂不扣分;第(3)问通过其它途径计算得出正确结论也可以得分。
用发光二极管制成的LED灯具有发光效率高、使用寿命长等优点,在生产与生活中得到广泛应用。发光二极管具有单向导电性,正向电阻较小,反向电阻很大。某同学想借用“测绘小灯泡的伏安特性曲线”的方法来研究发光二极管的伏安特性。
① 实验先判断发光二极管的正负极,该同学使用多用电表欧姆挡的“×1k”挡来测量二极管的电阻,红、黑表笔分别与二极管两脚(“长脚”和“短脚”)接触,发现指针几乎不动。调换接触脚后,指针偏转情况如图甲所示,由图可读出此时二极管的阻值为
▲ Ω。
② 根据“测绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验电路,他设计了如图乙所示的电路测量发光二极管的正向伏安特性。则发光二极管的“长脚”应与图乙中的 ▲ (选填“a”或“b”)端连接。
③ 按图乙的电路图将图丙中的实物连线补充完整。
④ 该同学测得发光二极管的正向伏安特性曲线如图丁所示,实验时发现,当电压表示数U=0.95V时,发光二极管开始发光。那么请你判断图甲状态下发光二极管 ▲ (选填“发光”或“不发光”),并说明理由 ▲ 。
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某一个合作学习小组共同探究家中水龙头的滴水情况。当水龙头拧得较小时,可以控制水一滴一滴地滴落到地面上。小组发现:第一滴水碰地的同时,第二滴水刚好从水龙头处下落。为了测算水滴下落的平均速度,同学们找来了秒表和卷尺。首先量出水龙头口离地面的高度h,再用秒表计时。当他们听到某一水滴滴在地上声音的同时,开启秒表开始计时,并数“1”,以后每听到一声水滴声,依次数“2、3……”,一直数到“n”时,按下秒表停止计时,读出秒表的示数为t。求:
(1)每一滴水滴落到地面所用的时间;
(2)利用测量数据写出水滴在空中运动的平均速度的表达式;若测得h=1m,当数到n =20时秒表的示数t=8.7s,则水滴下落的平均速度为多大?
(3)为了进一步探究水滴下落的平均速度和下落高度的关系,大家又做了以下实验:找来一块挡板,让水滴落在挡板上。改变挡板和水龙头口之间的距离h,并仔细调节水龙头滴水的快慢,使得总是在前一滴水滴到挡板上的同时,后一滴水刚好开始下落。计时方法仍和上面一样。从实验中又获得了如下表所示的6组数据(连同上面的一组共有7组数据)。请选取合适的坐标轴,标上数据和单位,在图8中作出相应的图象,并根据图象写出平均速度和下落高度的函数关系。
| 次数 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| 高度 h( | 0.2 | 0.3 | 0.4 | 0.5 | 0.6 | 0.8 |
| 平均速度 v(m/ | 0.97 | 1.19 | 1.38 | 1.54 | 1.68 | 1.95 |