15．如圖甲所示，質(zhì)量相等大小可忽略的a、b兩小球用不可伸長的等長輕質(zhì)細線懸掛起來，使小球a在豎直平面內(nèi)來回擺動，小球a的速率滿足mgh=$\frac{1}{2}$mv2（h為小球所在的位置與提最高點的豎直高度差，v為小球所在位置的速率）．小球b在水平面內(nèi)做勻速圓周運動，連接小球b的繩子與豎直方向的夾角和小球a擺動時繩子偏離豎直方向的最大夾角都為θ，運動過程中兩繩子拉力大小隨時間變化的關(guān)系如圖乙中c、d所示．則下列說法正確的是（　�。�
A．θ=60°B．θ=45°C．θ=30°D．θ=15°

分析 a球作振動，繩子的拉力作周期性變化．b球在水平面作勻速圓周運動，繩子的拉力大小不變．由向心力知識分別得到繩子的最大拉力表達式，由圖乙兩種情況最大拉力大小相等，聯(lián)立即可求解θ．

解答 解：在甲圖中，設(shè)小球經(jīng)過最低點的速度大小為v，繩子長度為L，則由機械能守恒得：
mgL（1-cosθ）=$\frac{1}{2}m{v}^{2}$，
在最低點，有 Fa-mg=$m\frac{{v}^{2}}{L}$，
聯(lián)立解得 Fa=mg（3-2cosθ）
由圖乙知Fa=Fb，即mg（3-2cosθ）=$\frac{mg}{cosθ}$，
解得θ=60°．
故選：A．

點評 本題要分析清楚兩小球的運動情況，知道指向圓心的合力提供小球做圓周運動的向心力，應(yīng)用機械能守恒定律與牛頓第二定律即可正確解題．

練習冊系列答案
相關(guān)習題

科目：高中物理 來源： 題型：解答題

5．用如圖1所示的裝置“研究平拋物體的運動”．
其主要實驗步驟如下：
（a）將弧形斜槽固定在桌面上，讓其末端伸出桌面邊緣外．
（b）用圖釘將白紙釘在薄木板上，用支架將木板豎直固定．
（c）將小球從斜槽上釋放，在豎直白紙上記錄小球所經(jīng)過的多個位置，用平滑的曲線連接起來，即為小球平拋運動的軌跡．

（1）在“研究平拋物體的運動”實驗時，已備有下列器材：白紙、圖釘、薄木板、鉛筆、弧形斜槽、小球、刻度尺、鐵架臺，還需要下列器材中的C．
A．秒表       B．天平      C．重錘線       D．測力計
（2）在該實驗中，為減少空氣阻力對小球的影響，所以選擇小球時，應(yīng)選擇A
A．實心小鐵球　　　　　B．空心小鐵球 　　　 C．實心小木球　　　　　D．塑料小球
（3）在該實驗中，應(yīng)采取下列哪些措施減小實驗誤差？AD
A．斜槽軌道末端切線必須水平       B．斜槽軌道必須光滑
C．每次要平衡摩擦力              D．小球每次應(yīng)從斜槽同一高度釋放
（4）在該實驗中，在取下白紙前，應(yīng)確定坐標軸原點O，并用重錘線過O作豎直線，以確定坐標系的y軸．圖2為甲、乙兩位同學關(guān)于坐標原點及x軸、y軸的確定，其中做法正確的乙．（選填“甲”或“乙”）
（5）在該實驗中，某同學正確地確定了坐標原點及坐標軸后，描繪出小球在不同時刻所通過的三個位置A、B、C，相鄰的兩個位置間的水平距離均為x，測得x=10.00cm，A、B間的豎直距離y1=4.78cm，A、C間的豎直距離y2=19.36cm．如圖3所示．（重力加速度g取9.80m/s2）
根據(jù)以上直接測量的物理量導出小球做平拋運動的初速度的公式為v0=$\sqrt{\frac{{g{x^2}}}{{{y_2}-2{y_1}}}}$（用題中所給字母表示）．代入數(shù)據(jù)得到小球的初速度值為1m/s．

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：選擇題

6．有一等腰直角三角形形狀的導線框abc，在外力作用下勻速地經(jīng)過一個寬為d的有限范圍的勻強磁場區(qū)域，三角形ab邊上的高小于磁場寬度d．可以判斷線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流i（逆時針方向為正）與沿運動方向的位移x之間的函數(shù)圖象是圖中的（　�。�
A．B．C．D．

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：多選題

3．如圖所示，水平地面上質(zhì)量為m的物體，在推力F作用下做勻速直線運動．已知sin37°=0.6，cos37°=0.8，木塊與地面間的動摩擦因數(shù)為μ，木塊受到的摩擦力為（　�。�
A．0.8FB．0.6FC．μ（mg+0.6F）D．μmg

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：選擇題

10．在遠距離輸電時，輸送的電功率為P，輸電電壓為U，所用導線電阻率為ρ，橫截面積為S，總長度為L，輸電線損耗的電功率為P′，用戶得到的電功率為P用，則P′、P用的關(guān)系式正確的是（　　）
A．P′=$\frac{{U}^{2}S}{ρL}$B．P′=$\frac{{P}^{2}ρL}{US}$C．P用=P（1-$\frac{PρL}{{U}^{2}S}$）D．P用=P-$\frac{{U}^{2}S}{ρL}$

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：解答題

20．已知地球的兩顆人造衛(wèi)星A和B，設(shè)它們都在繞地球做勻速圓周運動，繞行周期分別為TA和TB，某時刻兩衛(wèi)星正好與地球在一條直線上且相距最近，如圖所示．
求（1）此后再至少經(jīng)過多長時間A，B再次相距最近
（2）此后再至少經(jīng)過多長時間A，B相距最遠．

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：解答題

7．某課外活動小組利用力傳感器和位移傳感器進一步探究變力作用下的“動能定理”．如圖（甲）所示，他們用力傳感器通過定滑輪直接拉固定在小車上的細繩，測出拉力F1用位移傳感器測出小車的位移x和瞬時速度v．已知小車質(zhì)量為200g．

（1）某次實驗得到數(shù)據(jù)如表所示，v-x圖象已經(jīng)畫出，如圖（乙）所示，請根據(jù)表格中數(shù)據(jù)在坐標紙內(nèi)圖（丙）中畫出F-x圖象，并求出x=0.30m到0.52m過程中變力F做功W=0.18J，此過程動能的變化量△EK=0.17J（保留2位有效數(shù)字）．
s/mF/Nv/m•s-1
0.301.000.00
0.310.990.31
0.320.950.44
0.350.910.67
0.400.810.93
0.450.741.10
0.520.601.30
（2）指出下列情況可減小實驗誤差的操作是CD（填選項前的字母，可能不止一個正確選項）
A．使拉力F要遠小于小車的重力    B．使拉力F要遠大于小車的重力
C．實驗時要先平衡摩擦力         D．要使細繩與滑板表面平行．

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：解答題

4．如圖示，質(zhì)量m=lkg的彈性小球A在長為l=0.9m的細輕繩牽引下繞O點在豎直平面內(nèi)做圓周運動，圓周的最高點為P．小球A在豎直平面內(nèi)完成圓周運動過程中，由于該空間存在某種特殊物質(zhì)，使得小球A在豎直平面內(nèi)每轉(zhuǎn)動一周都會損失一部分動能，每次損失的動能均為它每次經(jīng)過P點時動能的19%．水平槽內(nèi)有許多質(zhì)量均為M=5kg的彈性鋼球，水平槽末端有一極小的立柱剛好在P點，鋼球可以靜止在立柱上，現(xiàn)小球在頂點P以v0=25m/s的初速度向左轉(zhuǎn)動，小球A每次轉(zhuǎn)動到P點恰好與靜止在此處的小鋼球發(fā)生彈性正碰，鋼球水平飛出做平拋運動．每次鋼球被小球A碰撞后，槽內(nèi)填充裝置可將下一個鋼球自動填充到P點的立柱且靜止．已知水平槽距水平地面的高度恰好是1.8m，水平槽不會影響彈性小球A的運動，小球均可視為質(zhì)點，重力加速度g=10m/s2，求：
（1）第一次碰撞結(jié)束時彈性小球A和被碰鋼球的速度各為多大；
（2）小球A能碰出去的鋼球個數(shù)；
（3）第一個鋼球與最后一個鋼球落地后的水平距離．

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：解答題

5．物體在傾角為θ的斜面上，以初速v0上滑，上滑一段距離后又下滑，物體與斜面的摩擦系數(shù)為μ，求：

（1）畫出物體上滑時和下滑的受力圖；
（2）物體上滑時的加速度大小及上滑時間；
（3）物體下滑時的加速度大下及返回出發(fā)點時速度大小．

查看答案和解析>>

同步練習冊答案