如圖6-8-22所示，一根長(zhǎng)0.1 m的細(xì)線，一端系著一個(gè)質(zhì)量是0.18 kg的小球，拉住線的另一端，使球在光滑的水平桌面上做勻速圓周運(yùn)動(dòng).當(dāng)小球的轉(zhuǎn)速增加到原轉(zhuǎn)速的3倍時(shí)，細(xì)線斷開(kāi)，這時(shí)測(cè)得線的拉力比原來(lái)大40 N.求：

圖6-8-22

（1）線斷開(kāi)的瞬間，線的拉力;

（2）這時(shí)小球運(yùn)動(dòng)的線速度;

（3）如果桌面高出地面0.8 m，線斷后的小球飛出去落在離桌面的水平距離為多遠(yuǎn)的地方?

解析：本題屬于程序式綜合題，利用牛頓第二定律、勻速圓周運(yùn)動(dòng)以及平拋運(yùn)動(dòng)的知識(shí)綜合求解.首先分析不同階段小球的受力及運(yùn)動(dòng)情況，依據(jù)牛頓第二定律與勻速圓周運(yùn)動(dòng)知識(shí)求出繩斷時(shí)的拉力以及此時(shí)的速度，而后以此速度作為初速度利用平拋知識(shí)求取小球落地距離.

（1）小球在光滑桌面上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)受三個(gè)力作用：重力mg、桌面彈力FN和線的拉力F.重力mg和彈力FN平衡.線的拉力等于向心力，F(xiàn)向=F=mω2R，設(shè)原來(lái)的角速度為ω0，線上的拉力是F0，加快后的角速度為ω，線斷時(shí)的拉力F.則F∶F0=ω2∶ω02=9∶1.

又F=F0+40 N，所以F0=5 N，線斷時(shí)F=45 N.

（2）設(shè)線斷時(shí)小球的速度為v

由F=得v= m/s=5 m/s.

（3）由平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律得小球在空中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間

 s=0.4 s

小球落地處離開(kāi)桌面的水平距離s=vt=5×0.4 m=2 m.

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

某物理興趣小組的同學(xué)利用實(shí)驗(yàn)探究電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，實(shí)驗(yàn)的主要操作如下：
①先用電壓表直接接在電池兩極粗測(cè)電池的電動(dòng)勢(shì)，這樣測(cè)出的電動(dòng)勢(shì)比真實(shí)值
偏小
偏小
（選填“偏大”或“偏小”）．
②若按圖（甲）所示接好電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，記下電阻箱和電壓表對(duì)應(yīng)的一系列讀數(shù)R、U，并將數(shù)據(jù)記錄在下表中．第2次實(shí)驗(yàn)中，電阻箱的示數(shù)如圖（乙）所示，此時(shí)電阻箱接入電路的電阻是
2
2
Ω；
實(shí)驗(yàn)次數(shù) 1 2 3 4 5 6
1
U
/（V-1）		 0.80 1.07 1.30 1.47 1.80 2.27
1
R
/（Ω-1）		 0.2 0.8 1.0 1.5 2.0

③圖（丙）是根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)，在坐標(biāo)紙上畫(huà)出的
1
U
-
1
R
圖象．若忽略電壓表內(nèi)阻的影響，當(dāng)電阻箱、電壓表的示數(shù)分別是R、U時(shí)，電池電動(dòng)勢(shì)E=
U+
U
R
r
U+
U
R
r
（用U、R、r表示）；
④根據(jù)圖象可知：電池的電動(dòng)勢(shì)E=
1.67
1.67
V，內(nèi)阻r=
1.34
1.34
Ω．（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

質(zhì)量為1 000噸的火車在軌道上行駛，內(nèi)外軌高度差h=0.20 m，軌距d=1 435 mm，如圖6-8-1所示，彎道半徑R=300 m，重力加速度取10 m/s2.求：（1）當(dāng)火車的速度為v1=15 m/s時(shí)，軌道受到的側(cè)壓力為多大？方向如何？（2）當(dāng)火車的速度為v2=22 m/s時(shí)，軌道受到的側(cè)壓力為多大？方向如何？

圖6-8-1

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

1999年10月中國(guó)一座跨度超千米的特大懸索橋——江蘇江陰長(zhǎng)江大橋正式通車.大橋主跨1 385 m，橋全長(zhǎng)3 071 m，橋下通航高度為50 m，大橋兩面座橋塔身高196 m.大橋的左右兩側(cè)各有一根主纜橫跨長(zhǎng)江南北兩岸，繞過(guò)橋塔頂鞍座由南北錨錠固定.設(shè)這兩根主纜和整個(gè)橋面的4.8萬(wàn)噸質(zhì)量都懸在這南北兩根主纜上，如圖4-5-22所示，則每根主纜上的張力大約為

A.2.4×108 N                                                          B.6×108 N

C.6×107 N                                                             D.12×108 N

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

磁流體推進(jìn)船的動(dòng)力來(lái)源于電流與磁場(chǎng)間的相互作用.圖16-2-21是在平靜海面上某實(shí)驗(yàn)船的示意圖，磁流體推進(jìn)器由磁體、電極和矩形通道（簡(jiǎn)稱通道）組成.如圖16-2-22所示，通道尺寸a＝2.0 m、b＝0.15 m、c＝0.10 m.工作時(shí)，在通道內(nèi)沿z軸正方向加B＝8.0 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)；沿x軸負(fù)方向加勻強(qiáng)電場(chǎng)，使兩金屬板間的電壓U＝99.6 V；海水沿y軸方向流過(guò)通道.已知海水的電阻率ρ＝0.20Ω·m?.

           

圖16-2-21　　　　　                              圖16-2-22

（1）船靜止時(shí)，求電源接通瞬間推進(jìn)器對(duì)海水推力的大小和方向；

（2）船以vS＝5.0 m/S的速度勻速前進(jìn).若以船為參考系，海水以5.0 m/S的速率涌入進(jìn)水口，由于通道的截面積小于進(jìn)水口的截面積，在通道內(nèi)海水速率增加到vd＝8.0 m/S.求此時(shí)兩金屬板間的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)U感；

（3）船行駛時(shí)，通道中海水兩側(cè)的電壓按U′＝U－U感計(jì)算，海水受到電磁力的80％可以轉(zhuǎn)化為對(duì)船的推力.

當(dāng)船以vS＝5.0 m/S的速度勻速前進(jìn)時(shí)，求海水推力的功率.

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