【題目】如圖所示,長度為的輕繩一端固定于點(diǎn),另一端系一個(gè)質(zhì)量為的小球,將細(xì)繩拉直到水平狀態(tài)時(shí)輕輕釋放小球。問:

(1)小球經(jīng)過最低點(diǎn)時(shí),細(xì)繩受到的拉力大小。

(2)若在點(diǎn)的正下方釘一個(gè)釘子,要求小球在細(xì)繩與釘子相碰后能夠繞釘子做一個(gè)完整的圓周運(yùn)動(dòng)(忽略釘子的直徑),釘子的位置到懸點(diǎn)的距離至少為多大?

(3)經(jīng)驗(yàn)告訴我們,當(dāng)細(xì)繩與釘子相碰時(shí),釘子的位置越靠近小球,繩就越容易斷。請(qǐng)你通過推導(dǎo)計(jì)算解釋這一現(xiàn)象。(推導(dǎo)過程中需要用到的物理量,自己設(shè)定。)

【答案】(1)(2)(3)見解析

【解析】

根據(jù)動(dòng)能定理或機(jī)械能守恒求出小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)速度的表達(dá)式,根據(jù)牛頓第二定律求解繩的拉力,逐項(xiàng)分析即可;

1)小球從繃緊的輕繩水平時(shí)擺下到最低點(diǎn)過程機(jī)械能守恒:

由牛頓第二定律可得:

小球在最低點(diǎn)時(shí),輕繩受到的拉力:;

2)設(shè)釘子點(diǎn)到懸點(diǎn)的距離為,小球在細(xì)繩與釘子相碰后圓周軌道半徑為

小球擺到最高點(diǎn)時(shí),由牛頓第二定律可得:,其中:

由機(jī)械能守恒定律可得:

解得:;

3)設(shè)小球到釘子的距離為,

小球擺到最低點(diǎn)過程中,由機(jī)械能守恒定律可得:

小球通過最低點(diǎn)的速度:

在最低點(diǎn)由牛頓第二定律可得:

則:

可見釘子點(diǎn)到小球的距離越小,輕繩拉力越大,繩就越容易斷。

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】2011929日,中國首個(gè)空間實(shí)驗(yàn)室天宮一號(hào)在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空,由長征運(yùn)載火箭將飛船送入近地點(diǎn)為A、遠(yuǎn)地點(diǎn)為B的橢圓軌道上,B點(diǎn)距離地面高度為h,地球的中心位于橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上.天宮一號(hào)飛行幾周后進(jìn)行變軌,進(jìn)入預(yù)定圓軌道,如圖所示.已知天宮一號(hào)在預(yù)定圓軌道上飛行n圈所用時(shí)間為t,萬有引力常量為G,地球半徑為R,則下列說法正確的是(  )

A. 天宮一號(hào)在橢圓軌道的B點(diǎn)的向心加速度大于在預(yù)定圓軌道的B點(diǎn)的向心加速度

B. 天宮一號(hào)A點(diǎn)開始沿橢圓軌道向B點(diǎn)運(yùn)行的過程中,機(jī)械能守恒

C. 天宮一號(hào)A點(diǎn)開始沿橢圓軌道向B點(diǎn)運(yùn)行的過程中,動(dòng)能先減小后增大

D. 由題中給出的信息可以計(jì)算出地球的質(zhì)量

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】即使是在干燥的冬天,人體仍然是良導(dǎo)體,小明在地毯上行走若帶上了大量的負(fù)電荷,不計(jì)其他電場(chǎng)影響,則( 。

A. 小明此時(shí)與地之間沒有電勢(shì)差

B. 小明與不帶電且跟地絕緣的客人握手時(shí),不會(huì)產(chǎn)生電流

C. 小明與不帶電且跟地不絕緣的客人握手時(shí),客人的電勢(shì)會(huì)降低

D. 小明靠近客人還未與其接觸時(shí),若該客人不帶電且與地絕緣,此時(shí)客人的電勢(shì)會(huì)降低

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖,理想變壓器上接有3個(gè)完全相同的燈泡,其中1個(gè)燈泡與原線圈串聯(lián),另外2個(gè)燈泡并聯(lián)后接在副線圈兩端。已知交流電源的電壓,3個(gè)燈泡均正常發(fā)光,忽略導(dǎo)線電阻,則變壓器

A. 副線圈電壓的頻率為100Hz

B. 原線圈兩端的電壓為12V

C. 原副線圈的電流比為21

D. 原副線圈的匝數(shù)比為21

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖甲,乙所示,半徑為的圓形區(qū)或內(nèi)有勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁場(chǎng)方向垂直紙面向里,平行金屬導(dǎo)軌與磁場(chǎng)邊界相切與,磁場(chǎng)與導(dǎo)軌平面垂直,導(dǎo)軌兩側(cè)分別接有燈、,兩燈的電阻均為R=2Ω,金屬導(dǎo)軌的電阻忽略不計(jì),則:

1)如圖甲,若磁場(chǎng)隨時(shí)間變化規(guī)律為,求流過電流的大小和方向;

2)如圖乙所示,若磁感應(yīng)強(qiáng)度恒為B=l.5T,一長為2a、電阻r=2Ω的均勻金屬棒MN與導(dǎo)軌垂直放置且接觸良好,現(xiàn)將棒以的速率在導(dǎo)軌上向右勻速滑動(dòng),求:棒通過磁場(chǎng)過程中的最大拉力F大小,以及棒通過磁場(chǎng)過程中的電荷量q.

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】高能粒子是現(xiàn)代粒子散射實(shí)驗(yàn)中的炮彈,加速器是加速粒子的重要工具,是核科學(xué)研究的重要平臺(tái)。質(zhì)子回旋加速器是利用電場(chǎng)和磁場(chǎng)共同作用,使質(zhì)子作回旋運(yùn)動(dòng),在運(yùn)動(dòng)中通過高頻電場(chǎng)反復(fù)加速、獲得能量的裝置。質(zhì)子回旋加速器的工作原理如圖(a)所示,置于真空中的形金屬盒半徑為,兩盒間狹縫的間距為,磁感應(yīng)強(qiáng)度為的勻強(qiáng)磁場(chǎng)與盒面垂直,被加速質(zhì)子()的質(zhì)量為,電荷量為。加在狹縫間的交變電壓如圖(b)所示,電壓值的大小為、周期。為了簡化研究,假設(shè)有一束質(zhì)子從板上處小孔均勻地飄入狹縫,其初速度視為零。不考慮質(zhì)子間的相互作用。

(1)質(zhì)子在磁場(chǎng)中的軌跡半徑為(已知)時(shí)的動(dòng)能;

(2)請(qǐng)你計(jì)算質(zhì)子從飄入狹縫至動(dòng)能達(dá)到(問題(1)中的動(dòng)能)所需要的時(shí)間。(不考慮質(zhì)子間的相互作用,假設(shè)質(zhì)子每次經(jīng)過狹縫均做加速運(yùn)動(dòng)。)

(3)若用該裝置加速氦核(),需要對(duì)偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)或交變電壓作出哪些調(diào)整?

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】一閉合線圈放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,線圈的軸線與磁場(chǎng)方向成θ角,如圖所示,磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間均勻變化。在下述幾種方法中可使線圈中感應(yīng)電流增加一倍的是( )

A. 僅把線圈匝數(shù)增加一倍 B. 僅把線圈面積增加一倍

C. 僅把線圈直徑增加一倍 D. 僅把線圈電阻率增加一倍

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】一個(gè)表盤刻度清晰,但沒有示數(shù)、量程,且內(nèi)阻未知的電流表,一位同學(xué)想測(cè)量該電流表的量程和內(nèi)阻,可以使用的實(shí)驗(yàn)器材如下:

A.電源(電動(dòng)勢(shì)約4V,內(nèi)電阻忽略不計(jì))

B.待測(cè)電流表 (量程和內(nèi)電阻未知)

C.標(biāo)準(zhǔn)電流表(量程0.6A,內(nèi)電阻未知)

D.電阻箱 (阻值范圍0 ~ 999.9Ω)

E.滑動(dòng)變阻器(阻值為0 ~ 20Ω)

F.滑動(dòng)變阻器(阻值為0 ~ 20kΩ)

G.開關(guān)S和導(dǎo)線若干

該同學(xué)的實(shí)驗(yàn)操作過程為:

將實(shí)驗(yàn)儀器按圖所示電路連接,滑動(dòng)變阻器應(yīng)選________(選填儀器前的字母序號(hào));

②將電阻箱的阻值調(diào)至最大,將滑動(dòng)變阻器的滑片P移至某一位置,閉合開關(guān)S;接著調(diào)節(jié)電阻箱,直至電流表滿偏,記錄此時(shí)電阻箱的阻值和標(biāo)準(zhǔn)電流表的示數(shù);

③移動(dòng)滑片P至滑動(dòng)變阻器的另一位置,再次調(diào)節(jié)電阻箱直至電流表滿偏,記錄此時(shí)電阻箱的阻值和標(biāo)準(zhǔn)電流表的示數(shù);

④重復(fù)步驟③3~5次;

⑤該同學(xué)記錄了各組標(biāo)準(zhǔn)電流表的示數(shù)和電阻箱的阻值的數(shù)據(jù),并作出圖線;

⑥根據(jù)圖線可以求得電流表的量程為________A,內(nèi)電阻為________Ω。

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,AO為半徑為R1/4固定光滑圓周軌道,為O1圓心,O1A水平。一質(zhì)量為m的小球從位置A靜止釋放,小球運(yùn)動(dòng)至最低點(diǎn)O的過程中,重力加速度為g,求:

1)小球到達(dá)位置O時(shí)速度大;

2)當(dāng)小球所在位置與O1的連線與O1A夾角為30°時(shí),其重力的瞬時(shí)功率;

3)假設(shè)小球所在位置與O1的連線與O1A夾角為時(shí),小球在上述過程中軌道對(duì)小球的作用力為F,試通過計(jì)算在坐標(biāo)系中作出圖象。

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同步練習(xí)冊(cè)答案