如圖所示，質(zhì)量為M玻璃管中盛有少量乙醚液體，用質(zhì)量為m的軟木塞將管口封住，且M=3m，加熱玻璃管使軟木塞在乙醚蒸氣的壓力下水平飛出。玻璃管懸于長(zhǎng)為L(zhǎng)的輕桿上，輕桿可繞O端無(wú)摩擦轉(zhuǎn)動(dòng)（玻璃管本身幾何大小忽略不計(jì)）。若在一次實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)軟木塞水平飛出后玻璃管恰好能在豎直面內(nèi)作圓周運(yùn)動(dòng)，在忽略熱量損失和空氣阻力的情況下，求：

（1）乙醚要消耗多少內(nèi)能；

（2）軟木塞水平飛出瞬間桿對(duì)玻璃管拉力的大小。

（3）玻璃管通過(guò)最高點(diǎn)時(shí)桿對(duì)玻璃管力的大小和方向。

解：

（1）設(shè)軟木塞水平飛出時(shí)，M和m的速率分別為V和v，對(duì)軟木塞和玻璃管組成的系統(tǒng)在木塞飛出前后過(guò)程，由動(dòng)量守恒定律得

MV－mv=0   ①     

玻璃管恰能越過(guò)最高點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)的臨界條件是在最高點(diǎn)的速度為零，由機(jī)械能守恒定律有  =Mg2L  ②

由能量轉(zhuǎn)化和守恒定律可知，管塞分離時(shí)二者的動(dòng)能之和都是由乙醚消耗其內(nèi)能得來(lái)的，所以   E內(nèi)=+=24mgL   

（2）由②得M的速度V=，在最低點(diǎn)應(yīng)用向心力公式得

F－Mg=M    ③     

F=Mg+M=5Mg=15mg     

（3）在最高點(diǎn)速度為零，向心加速度也就為零，設(shè)管受桿的力F′的方向向下，由向心力公式得Mg+F=0

 F=－Mg (或直接設(shè)向上, 得F=Mg)   

即桿管的作用力大小為Mg，方向與所設(shè)相反，即是豎直向上的支持力。

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：

（1）如圖所示，根據(jù)玻爾理論，①、②、③是氫原子發(fā)生的三種可能的躍遷，與它們對(duì)應(yīng)的光譜線分別記為Ⅰ、Ⅱ、
Ⅲ．則下列光譜圖中，與上述光譜正確對(duì)應(yīng)的是哪個(gè)圖？（圖下方標(biāo)的數(shù)值表示以納米為單位的波長(zhǎng)）

（2）如圖所示，EF為水平地面，0點(diǎn)左側(cè)是粗糙的，右側(cè)是光滑的，一輕質(zhì)彈簧右端固定在墻壁上，左端與靜止在0點(diǎn)、質(zhì)量為m的小物塊A連接，彈簧處于原長(zhǎng)狀態(tài)．一質(zhì)量為2m的物塊B在大小為F的水平恒力作用下由C處從靜止開(kāi)始向右運(yùn)動(dòng)，已知物塊B與地面EO段間的滑動(dòng)摩擦力大小為
F5
，物塊B運(yùn)動(dòng)到O點(diǎn)與物塊A相碰并一起向右運(yùn)動(dòng)（設(shè)碰撞時(shí)間極短），運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn)時(shí)撤去外力F．物塊B和物塊A可視為質(zhì)點(diǎn)．已知CO=5L，OD=L．求：

①撤去外力后彈簧的最大彈性勢(shì)能？
②從D點(diǎn)返回后，物塊B從O點(diǎn)開(kāi)始向左運(yùn)動(dòng)直到靜止所用的時(shí)間是多少？

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

精英家教網(wǎng)（選修3-5）
（1）下列說(shuō)法中正確的是
 
．
A．某光電管發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，如果僅增大入射光的強(qiáng)度，則光電子的最大初動(dòng)能將增加
B．為了解釋黑體輻射規(guī)律，普朗克提出電磁輻射的能量是量子化的
C．經(jīng)典物理學(xué)不能解釋原子的穩(wěn)定性和原子光譜的分立特征
D．按照玻爾理論，氫原子輻射出一個(gè)光子后，氫原子的電勢(shì)能增大
（2）一個(gè)鈾核（
 
235
92
U）放出一個(gè)粒子后衰變成釷核（
 
234
90
Th），其衰變方程為
 
，已知靜止的鈾核、釷核和粒子的質(zhì)量分別為m1、m2、和m3，真空中的光速為c，上述衰變過(guò)程中釋放出的核能為
 
．
（3）如圖所示，質(zhì)量都為M的A、B船在靜水中均以速率v0向右勻速行駛，一質(zhì)量為m的救生員站在A船的船尾．現(xiàn)救生員以水平速度v，向左躍上B船并相對(duì)B船靜止，不計(jì)水的阻力．救生員躍上B船后，求：
①救生員和B船的總動(dòng)量大小；
②A船的速度大小．

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：閱讀理解

（選修3-5）
（1）核能是一種高效的能源．
①在核電站中，為了防止放射性物質(zhì)泄漏，核反應(yīng)堆有三道防護(hù)屏障：燃料包殼，壓力殼和安全殼（見(jiàn)圖甲）．結(jié)合圖乙可知，安全殼應(yīng)當(dāng)選用的材料是
混凝土
混凝土
．

②圖丙是用來(lái)監(jiān)測(cè)工作人員受到輻射情況的胸章，通過(guò)照相底片被射線感光的區(qū)域，可以判斷工作人員受到何種輻射．當(dāng)胸章上1mm鋁片和3mm鋁片下的照相底片被感光，而鉛片下的照相底片未被感光時(shí)，結(jié)合圖2分析工作人員受到了
β
β
射線的輻射；當(dāng)所有照相底片被感光時(shí)，工作人員受到了
γ
γ
射線的輻射．
（2）下列說(shuō)法正確的是
A．盧瑟福的a粒子散射實(shí)驗(yàn)揭示了原子核有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)
B．受普朗克量子論的啟發(fā)，愛(ài)因斯坦在對(duì)光電效應(yīng)的研究中，提出了光子說(shuō)
C．核反應(yīng)方程
 
238
92
U→
 
234
90
Th+
 
4
2
He屬于裂變
D．宏觀物體的物質(zhì)波波長(zhǎng)非常小，極易觀察到它的波動(dòng)性
E．根據(jù)愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程，物體具有的能量和它的質(zhì)量之間存在著正比關(guān)系
F．β衰變中產(chǎn)生的β射線實(shí)際上是原子的核外電子掙脫原子核的束縛而形成的
G．中子與質(zhì)子結(jié)合成氘核的過(guò)程中需要吸收能量
H．升高放射性物質(zhì)的溫度，可縮短其半衰期
I．氫原子輻射出一個(gè)光子后，根據(jù)玻爾理論可知?dú)湓拥碾妱?shì)能增大，核外電子的運(yùn)動(dòng)加速度增大
J．對(duì)于任何一種金屬都存在一個(gè)“最大波長(zhǎng)”，入射光的波長(zhǎng)必須小于這個(gè)波長(zhǎng)，才能產(chǎn)生光電效應(yīng)
（3）如圖所示，質(zhì)量為M=2kg的足夠長(zhǎng)的小平板車靜止在光滑水平面上，車的一端靜止著質(zhì)量為MA=2kg的物體A（可視為質(zhì)點(diǎn)）．一個(gè)質(zhì)量為m=20g的子彈以500m/s的水平速度迅即射穿A后，速度變?yōu)?00m/s，最后物體A靜止在車上．若物體A與小車間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.5．（g取10m/s2）
①平板車最后的速度是多大？
②全過(guò)程損失的機(jī)械能為多少？
③A在平板車上滑行的距離為多少？

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科目：高中物理 來(lái)源：2009年江蘇省泰州市高考物理模擬試卷（三）（解析版） 題型：解答題

（選修3-5）
（1）核能是一種高效的能源．
①在核電站中，為了防止放射性物質(zhì)泄漏，核反應(yīng)堆有三道防護(hù)屏障：燃料包殼，壓力殼和安全殼（見(jiàn)圖甲）．結(jié)合圖乙可知，安全殼應(yīng)當(dāng)選用的材料是______．

②圖丙是用來(lái)監(jiān)測(cè)工作人員受到輻射情況的胸章，通過(guò)照相底片被射線感光的區(qū)域，可以判斷工作人員受到何種輻射．當(dāng)胸章上1mm鋁片和3mm鋁片下的照相底片被感光，而鉛片下的照相底片未被感光時(shí)，結(jié)合圖2分析工作人員受到了______射線的輻射；當(dāng)所有照相底片被感光時(shí)，工作人員受到了______射線的輻射．
（2）下列說(shuō)法正確的是
A．盧瑟福的a粒子散射實(shí)驗(yàn)揭示了原子核有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)
B．受普朗克量子論的啟發(fā)，愛(ài)因斯坦在對(duì)光電效應(yīng)的研究中，提出了光子說(shuō)
C．核反應(yīng)方程U→Th+He屬于裂變
D．宏觀物體的物質(zhì)波波長(zhǎng)非常小，極易觀察到它的波動(dòng)性
E．根據(jù)愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程，物體具有的能量和它的質(zhì)量之間存在著正比關(guān)系
F．β衰變中產(chǎn)生的β射線實(shí)際上是原子的核外電子掙脫原子核的束縛而形成的
G．中子與質(zhì)子結(jié)合成氘核的過(guò)程中需要吸收能量
H．升高放射性物質(zhì)的溫度，可縮短其半衰期
I．氫原子輻射出一個(gè)光子后，根據(jù)玻爾理論可知?dú)湓拥碾妱?shì)能增大，核外電子的運(yùn)動(dòng)加速度增大
J．對(duì)于任何一種金屬都存在一個(gè)“最大波長(zhǎng)”，入射光的波長(zhǎng)必須小于這個(gè)波長(zhǎng)，才能產(chǎn)生光電效應(yīng)
（3）如圖所示，質(zhì)量為M=2kg的足夠長(zhǎng)的小平板車靜止在光滑水平面上，車的一端靜止著質(zhì)量為MA=2kg的物體A（可視為質(zhì)點(diǎn)）．一個(gè)質(zhì)量為m=20g的子彈以500m/s的水平速度迅即射穿A后，速度變?yōu)?00m/s，最后物體A靜止在車上．若物體A與小車間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.5．（g取10m/s2）
①平板車最后的速度是多大？
②全過(guò)程損失的機(jī)械能為多少？
③A在平板車上滑行的距離為多少？

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科目：高中物理 來(lái)源： 題型：

[選修3 — 5]

(1) 如圖所示，質(zhì)量為m的人立于平板車上，人與車的總質(zhì)量為M，人與車以速度v1在光滑水平面上向東運(yùn)動(dòng)。當(dāng)此人相對(duì)于車以速度v2豎直跳起時(shí),車向東的速度大小為_(kāi)_________

A．　　　 B．   　     C．　　    D．V1

（2）雅典奧運(yùn)會(huì)的成功舉辦為我國(guó)北京2008年舉辦第29屆奧運(yùn)會(huì)提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)，如何解決環(huán)境問(wèn)題是值得組委會(huì)考慮的問(wèn)題之一。為了解決這一問(wèn)題，北京奧委會(huì)接受專家的建議，大量采用對(duì)環(huán)境有益的新技術(shù)。如奧運(yùn)會(huì)場(chǎng)館周圍80％～90％的路燈將利用太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)。奧運(yùn)會(huì)90％的洗浴熱水將采用全玻真空太陽(yáng)能集熱技術(shù)。太陽(yáng)能的產(chǎn)生是由于太陽(yáng)內(nèi)部高溫高壓條件下的熱核聚變反應(yīng)形成的，其核反應(yīng)方程是         

A．                     B．
C．         D．

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