(2012?黃埔區(qū)模擬)如圖所示,小球a的質(zhì)量為M,被一根長為L=0.5m的可繞O軸自由轉(zhuǎn)動的輕質(zhì)細桿固定在其端點,同時又通過繩跨過光滑定滑輪與另一個小球b相連,整個裝置平衡時桿和繩與豎直方向的夾角均為30°.若將小球a拉水平位置(桿呈水平狀態(tài))開始釋放,不計摩擦,重力加速度g取10m/s2,豎直繩足夠長,求當(dāng)桿轉(zhuǎn)動到豎直位置時,小球b的速度大。
分析:根據(jù)開始小球a平衡,根據(jù)共點力平衡得出M和m的關(guān)系,小球a從水平位置運動到豎直位置,a、b兩球組成的系統(tǒng)機械能守恒,a球運動到最低點,a球沿繩子方向上的分速度等于b的速度,根據(jù)系統(tǒng)機械能守恒求出小球b的速度.
解答:解:設(shè)小球b的質(zhì)量為m,當(dāng)M球處于平衡狀態(tài)時T1sin300-T2sin300=0
T1cos300+T2cos300-Mg=0
又T1=mg
解得M=
3
m

當(dāng)a球轉(zhuǎn)到豎直位置時,a球下落高度為L,繩與豎直方面成45°角,b球上升的高度為h=
2
L  
設(shè)此時a球、b球的速度分別為va,vb
va=
2
vb

在整個運動過程中,由機械能守恒.
MgL-mg
2
L=
1
2
M
v
3
a
+
1
2
m
v
2
b

由以上3式得出b球的速度
vb=
2(
3
-
2
)
(2
3
+1)
gL
=0.84m/s

答:小球b的速度為0.84m/s.
點評:解決本題的關(guān)鍵知道小球b在沿繩子方向上的分速度等于a的速度,對系統(tǒng)研究,運用機械能守恒定律進行求解.
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90°
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120°

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請補充完成下列實驗步驟,用適當(dāng)?shù)姆柋硎驹摬襟E中應(yīng)測量的物理量:
(1)閉合S1,S3打向1,測得電壓表的讀數(shù)U0,電流表的讀數(shù)為I0,電壓表的內(nèi)阻RV=
U0
I0
U0
I0
;
(2)閉合S1,S3打向2,測得電壓表的讀數(shù)U1;
(3)
閉合S1、S2,S3打向2,測得電壓表的讀數(shù)U2,電流表的讀數(shù)I2
閉合S1、S2,S3打向2,測得電壓表的讀數(shù)U2,電流表的讀數(shù)I2

(4)用所測得的物理量表示電池內(nèi)阻的表示式為r=
U1-U2
I2-
U1-U2
U0
I0
U1-U2
I2-
U1-U2
U0
I0

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