题目内容

如图,是为了检测某种防护罩承受冲击能力的装置, M 为半径为R =1.0m ,固定于竖直平面内的1/4 光滑圆弧轨道, 轨道上端切线水平, N 为待检验的固定曲面,该曲面在竖直面内的截面为半径r=m的1/4圆弧,圆弧下端切线水平且圆心恰好位于M轨道的上端点,M的下端相切处置放竖直向上的弹簧枪,可发射速度不同的质量m = 0.1kg的小钢珠,假设某次发射的钢珠沿轨道恰好能经过M的上端点,水平飞出后落到N的某一点上,取g=10m/,求:

(1)发射该钢珠前,弹簧的弹性势能E多大?

(2) 钢珠落到圆弧N上时的速度大小v是多少?

(结果保留两位有效数字. =13)

(1)设钢珠在M轨道最高点的速度为v,在最高点:

   mg= m                      2分

   v == m/s                  2分

从发射前到最高点,应用机械能守恒定律

E= mgR+mv                   2分

E= 1.5J                     1分

(2)钢珠从最高点飞出后,做平抛运动

  x = vt                        1分

y = gt                     1分

由几何关系,x+ y= r              1分

从飞出点M到打在N点上,由机械能守恒定律

mgy+mv=mv                 2分

v=4.0 m/s                     2分

练习册系列答案
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(1) “验证动量守恒定律”的实验装置原来的教科书采用图(甲)的方法,经过编者修改后,现行的教科书采用图(乙)的方法。两个实验装置的区别在于①悬挂重垂线的位置不同:②图(甲)中设计有一个支柱(通过调整,可使两球的球心在同一水平线上;上面的小球被碰离开后,支柱立即倒下),图(乙)中没有支柱。对于图(甲)入射小球和被碰小球做平抛运动的抛出点分别在通过O、O′点的竖直线上,重垂线只确定了O点的位置。

比较这两个实验装置,下列说法正确的是(    )

A.采用图(甲)的实验装置时,需要测出两小球的直径

B.采用图(乙)的实验装置时,需要测出两小球的直径

C.为了减小误差,采用图(甲)的实验装置时,应使斜槽末端水平部分光滑

D.为了减小误差,采用图(乙)的实验装置时,应使斜槽末端水平部分光滑

(2)发光二极管是目前很多用电器的指示灯的电子元件,在电路中的符号是。只有电流从标有“+”号的一端流入,从标有“一”号的一端流出时,它才能发光,这时可将它视为一个纯电阻。现有某厂家提供的某种型号的发光二极管的伏安特性曲线如图所示。

①已知该型号的发光二极管的正常工作电压为2.0 V。若用电动势为12 V,内阻可以忽略不计的直流电源供电,为使该二极管正常工作,需要在电源和二极管之间串联一只阻值为_________Ω的定值电阻。

②已知该型号的发光二极管允许通过的最大电流为56 mA,请用实验证明这种元件的伏安特性曲线与厂家提供的数据是否一致。可选用的器材有:待测发光二极管;直流电源E(电动势4.5 V,内阻可以忽略不计);

滑动变阻器R(最大阻值为20 Ω);

电压表V1(量程10 V,内阻约50 kΩ);

电压表V2(量程5 V,内阻约20 kΩ);

电流表A1(量程100 mA,内阻约50 Ω);

电流表A2(量程60mA,内阻约100 Ω);

电键S、导线若干。

为准确、方便地进行检测,电压表应选用_________,电流表应选用_________。(填字母符号)

③画出利用②中器材设计的实验电路图。

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