【題目】將一傾角為、上表面光滑的斜面體固定在水平地面上,一勁度系數(shù)為k的輕彈簧的上端固定在斜面上,下端與質(zhì)量為m的小滑塊連接且彈簧與斜面平行,如圖所示。用外力控制小滑塊使彈簧處于原長(zhǎng),某時(shí)刻撤去外力,小滑塊從靜止開(kāi)始自由運(yùn)動(dòng)。已知:斜面足夠長(zhǎng),重力加速度為g。
(1)求:小滑塊運(yùn)動(dòng)到平衡位置時(shí)的加速度大;
(2)若小滑塊在斜面上振動(dòng)的周期為T,沿斜面向下運(yùn)動(dòng)經(jīng)過(guò)平衡位置時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí),請(qǐng)寫(xiě)出小滑塊振動(dòng)過(guò)程中位移x隨時(shí)間t變化的函數(shù)關(guān)系式;
(3)愛(ài)鉆研的小明同學(xué)思考能否將重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能這兩個(gè)勢(shì)能等效地看成一個(gè)勢(shì)能。試幫助小明論述是否可以引進(jìn)“等效勢(shì)能”。若可以,以小滑塊運(yùn)動(dòng)的平衡位置為坐標(biāo)原點(diǎn)O,平行斜面向上建立一維坐標(biāo)系Ox,求出“等效勢(shì)能”的表達(dá)式(規(guī)定坐標(biāo)原點(diǎn)為“等效勢(shì)能”的零點(diǎn));若不可以,請(qǐng)說(shuō)明理由。
【答案】(1)(2)(3)
【解析】
(1)小滑塊的回復(fù)力由重力分力與彈簧彈力的合力提供。在平衡位置時(shí),回復(fù)力為零,有
得小物塊加速度:
(2)假設(shè)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中任意時(shí)刻小滑塊相對(duì)平衡位置的位移為x,如下圖所示。
則小滑塊受到的回復(fù)力為
聯(lián)立以上方程得
并且回復(fù)力方向與位移x方向相反,故物體做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)
所以位移x隨時(shí)間t變化的函數(shù)關(guān)系式為
(3)可以引入,因?yàn)橹亓蛷椈蓮椓狭ψ龉吐窂綗o(wú)關(guān)。由(2)可見(jiàn):力F與位置坐標(biāo)的函數(shù)關(guān)系為:,作出圖象如下圖所示:
由圖象的物理意義可知:小滑塊從O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到任意點(diǎn)x的過(guò)程中,力F做負(fù)功,且做功的數(shù)值等于圖中帶陰影三角形的面積,即:
設(shè)“等效勢(shì)能”為Ep,由功能關(guān)系得:
由于規(guī)定坐標(biāo)原點(diǎn)為“等效勢(shì)能”的零點(diǎn),即
由以上方程得:
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】如圖所示,當(dāng)車(chē)廂向前加速前進(jìn)時(shí),物體M靜止于豎直車(chē)廂壁上,當(dāng)車(chē)廂加速度增加時(shí),則 ( )
①靜摩擦力增加 ②車(chē)廂豎直壁對(duì)物體的彈力增加
③物體M仍保持相對(duì)于車(chē)廂的靜止?fàn)顟B(tài) ④物體的加速度也增加
A. ①②③ B. ②③④ C. ①②④ D. ①③④
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】在研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)中,所用器材如圖所示:電流表,直流電源,帶鐵芯的線圈A,線圈B,開(kāi)關(guān),滑動(dòng)變阻器(用來(lái)控制電流以改變磁場(chǎng)強(qiáng)弱)。
(1)按實(shí)驗(yàn)的要求在實(shí)物圖上連線(圖中已連好一根導(dǎo)線)
(2)若連接滑動(dòng)變阻器的兩根導(dǎo)線接在接線柱C和D上,而在開(kāi)關(guān)剛剛閉合時(shí)電流表指針右偏,則開(kāi)關(guān)閉合后滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭向接線柱C移動(dòng)時(shí),電流表指針將_________(填“左偏”、“右偏”、“不偏”)
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】如圖所示,一個(gè)質(zhì)量m=10kg的物體放在水平地面上.對(duì)物體施加一個(gè)F=50N的拉力,使物體做初速為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng).已知拉力與水平方向的夾角θ=37°,物體與水平地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.50,sin37°=0.60,cos37°=0.80,取重力加速度g=10m/s2.
(1)求物體運(yùn)動(dòng)的加速度大;
(2)求物體在 2.0s末的瞬時(shí)速率;
(3)若在 2.0s末時(shí)撤去拉力F,求此后物體沿水平地面可滑行的最大距離.
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】如圖甲所示,校園中的“噴泉”從水面以相同傾斜角度和速度大小噴射而出,水滴下落擊打水面形成層層漣漪甚為美觀。水滴的運(yùn)動(dòng)為一般的拋體運(yùn)動(dòng),它的受力情況與平拋運(yùn)動(dòng)相同,在水平方向不受力,在豎直方向只受重力,我們可以仿照研究平拋運(yùn)動(dòng)的方法來(lái)研究一般的拋體運(yùn)動(dòng)。圖甲中所示噴泉水滴的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖乙中所示,上升的最大高度為h,水滴下落在水面的位置距噴水口的距離為d。已知噴出口的水流量Q(流量Q定義為單位時(shí)間內(nèi)噴出水的體積),水的密度為ρ,重力加速度為g。
(1)求上述噴泉中水從噴水口噴出時(shí)的速度大小v。
(2)如圖乙所示,若該“噴泉”是采用水泵將水先從距水面下深度為H處由靜止提升至水面,然后再噴射出去。已知:H=h,d=2h,水泵提升水的效率為η,求水泵抽水的平均功率P。
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】如圖所示,A、B、C三個(gè)小球(可視為質(zhì)點(diǎn))的質(zhì)量分別為m、2m、3m,B小球帶負(fù)電,電荷量為q,A、C兩小球不帶電(不考慮小球間的電荷感應(yīng)),不可伸長(zhǎng)的絕緣細(xì)線將三個(gè)小球連接起來(lái)懸掛在O點(diǎn),三個(gè)小球均處于豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E.則以下說(shuō)法正確的是( )
A. 靜止時(shí),A、B兩小球間細(xì)線的拉力為5mg+qE
B. 靜止時(shí),A、B兩小球間細(xì)線的拉力為5mg-qE
C. 剪斷O點(diǎn)與A小球間細(xì)線瞬間,A、B兩小球間細(xì)線的拉力為
D. 剪斷O點(diǎn)與A小球間細(xì)線瞬間,A、B兩小球間細(xì)線的拉力為
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】如圖,用“碰撞實(shí)驗(yàn)器”可以驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律,即研究?jī)蓚(gè)小球在軌道水平部分碰撞前后的動(dòng)量關(guān)系。
(1)圖中O點(diǎn)是小球拋出點(diǎn)在地面上的垂直投影。實(shí)驗(yàn)時(shí),先讓入射球m1多次從斜軌上S位置靜止釋放,找到其平均落地點(diǎn)的位置P,測(cè)量平拋射程。然后,把被碰小球m2靜置于軌道的水平部分,再將入射球m1從斜軌上S位置靜止釋放,與小球m2相碰,并多次重復(fù)。接下來(lái)要完成的必要步驟是_______________填選項(xiàng)前的符號(hào))。
A.用天平測(cè)量?jī)蓚(gè)小球的質(zhì)量m1、m2
B.測(cè)量小球m1開(kāi)始釋放高度h
釋放,與小球m2相碰,并多次重復(fù)。
C.測(cè)量拋出點(diǎn)距地面的高度H
D.分別找到m1、m2相碰后平均落地點(diǎn)的位置M、N
E.測(cè)量平拋射程,
(2) 若入射小球質(zhì)量為m1,半徑為r1,被碰小球質(zhì)量為m2,半徑為r2則_____
A.m1>m2,r1>r2 B. m1>m2,r1<r2
C. m1>m2,r1=r2 D. m1<m2,r1=r2
(3)若兩球相碰前后的動(dòng)量守恒,其表達(dá)式可表示為______________(用(1)中測(cè)量的量表示)
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】如圖所示,放在粗糙水平桌面上的物體m2,通過(guò)跨過(guò)定滑輪的繩與物體m1相連,若由靜止釋放m1,m2的加速度大小為α,現(xiàn)取走m1,用力F向下拉繩,使m2的加速度仍為α,不計(jì)滑輪摩擦及繩的質(zhì)量,則 ( )
A. F>m1g B. F<m1g
C. F=m1g D. 以上三種情況都有可能
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】如圖所示,在水平地面放一質(zhì)量為1.0kg的木塊,木塊與地面間的滑動(dòng)摩擦因數(shù)為0.6,在水平方向上對(duì)木塊同時(shí)施加相互垂直的兩個(gè)拉力F1、F2,已知F1=3.0N,F2=4.0N,取g=10m/s2,則:
(1) 木塊受到的摩擦力為多少?
(2) 若將F2逆時(shí)針轉(zhuǎn)90°,此時(shí)木塊在水平方向上受的合力大小為多少? 加速度為多少?
(3) 若將F2順時(shí)針轉(zhuǎn)90°,此時(shí)木塊在水平方向上受的合力大小為多少? 加速度為多少?
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