【題目】如圖所示,沿直徑方向開有一凹槽的圓盤水平放置,可繞過(guò)中心O點(diǎn)的豎直軸轉(zhuǎn)動(dòng),凹槽內(nèi)有一根輕質(zhì)彈簧.彈簧一端固定在O點(diǎn),另一端連接質(zhì)量為m的小滑塊.彈簧的勁度系數(shù)為k、原長(zhǎng)為l0 , 圓盤半徑為3l0 , 槽底與小滑塊間的動(dòng)障擦因數(shù)μ= ,凹槽側(cè)面光滑,圓盤開始轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),彈簧處于原長(zhǎng)l0 , 已知重力加速度為g,最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力,彈簧始終在彈性限度內(nèi),則在圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中:
(1)若要使彈簧不發(fā)生形變,求圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度必須滿足的條件;
(2)當(dāng)彈簧長(zhǎng)度為2l0時(shí),若小滑塊受到的摩擦力恰好為零,求此時(shí)滑塊的動(dòng)能;
(3)當(dāng)彈簧長(zhǎng)度為某一值1時(shí),滑塊相對(duì)圓盤靜止時(shí)的動(dòng)能可在一定范圍內(nèi)變化,該變化區(qū)間內(nèi)動(dòng)能的最大差值稱為“動(dòng)能閾”,用△Ek表示,請(qǐng)通過(guò)計(jì)算寫出“動(dòng)能閾”△Ek與彈簧長(zhǎng)度l間的關(guān)系式.
【答案】
(1)
最大靜摩擦力提供向心力時(shí)此時(shí)的角速度最大,故μmg≥mω2l0,
解得: =
答:圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度必須滿足的條件為 ;
(2)
當(dāng)彈簧長(zhǎng)度為2l0時(shí),若小滑塊受到的摩擦力恰好為零,此時(shí)彈簧的彈力提供向心力,則 ,此時(shí)的動(dòng)能為: ,
解得:
答:此時(shí)滑塊的動(dòng)能為 ;
(3)
當(dāng)彈簧長(zhǎng)度為某一值1時(shí),此時(shí)彈簧的彈力F=k(l﹣l0),當(dāng)速度較小時(shí),受到的靜摩擦力方向背離圓心,則: ,
此時(shí)的動(dòng)能為:
當(dāng)線速度較大時(shí),靜摩擦力指向圓心,則: ,
此時(shí)的動(dòng)能為:
故“動(dòng)能閾”△Ek與彈簧長(zhǎng)度l間的關(guān)系式
答: “動(dòng)能閾”△Ek與彈簧長(zhǎng)度l間的關(guān)系式為 .
【解析】(1)最大靜摩擦力提供向心力時(shí)角速度最大,由牛頓第二定律求得;(2)彈簧的彈力剛好提供向心力,根據(jù)牛頓第二定律求得;(3)當(dāng)彈簧的長(zhǎng)度為l時(shí),速度較小和較大,物體受到的靜摩擦力指向圓心和背離圓心,根據(jù)牛頓第二定律求得最大速度和最小速度,即可求得動(dòng)能閾
【考點(diǎn)精析】解答此題的關(guān)鍵在于理解向心力的相關(guān)知識(shí),掌握向心力總是指向圓心,產(chǎn)生向心加速度,向心力只改變線速度的方向,不改變速度的大;向心力是根據(jù)力的效果命名的.在分析做圓周運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)受力情況時(shí),千萬(wàn)不可在物體受力之外再添加一個(gè)向心力,以及對(duì)動(dòng)能定理的綜合應(yīng)用的理解,了解應(yīng)用動(dòng)能定理只考慮初、末狀態(tài),沒(méi)有守恒條件的限制,也不受力的性質(zhì)和物理過(guò)程的變化的影響.所以,凡涉及力和位移,而不涉及力的作用時(shí)間的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題,都可以用動(dòng)能定理分析和解答,而且一般都比用牛頓運(yùn)動(dòng)定律和機(jī)械能守恒定律簡(jiǎn)捷.
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】如圖所示,光滑水平面上有高為h=0.2m、長(zhǎng)為L(zhǎng)=2m的木板A,質(zhì)量為M=1kg,其右端放著質(zhì)量為m=0.5kg的小鐵塊B(可視為質(zhì)點(diǎn)),A與B之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.4,開始時(shí),系統(tǒng)均保持靜止,且A、B之間的最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力.從某時(shí)刻開始,對(duì)A施加一個(gè)水平向右的恒力,試求:
(1)若要A、B之間不發(fā)生相對(duì)滑動(dòng),水平恒力的最大值;
(2)若水平恒力大小為10N,則B落地時(shí)距離A右端多遠(yuǎn)?(取g=10m/s2)
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】如圖所示,一壓縮的輕彈簧左端固定,右端與一滑塊相接觸但不拴接,滑塊質(zhì)量為m,A點(diǎn)左側(cè)地面光滑,滑塊與水平地面AB段間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.2,AB的長(zhǎng)度為5R,現(xiàn)將滑塊由靜止釋放,當(dāng)滑塊被彈到A點(diǎn)時(shí)彈簧恰恢復(fù)原長(zhǎng),之后滑塊繼續(xù)向B點(diǎn)滑行,并滑上光滑的半徑為R的 光滑圓弧軌道BC.在C點(diǎn)正上方有一離C點(diǎn)高度也為R的旋轉(zhuǎn)平臺(tái),沿平臺(tái)直徑方向開有兩個(gè)離軸心距離相等的小孔P、Q,平臺(tái)旋轉(zhuǎn)時(shí)兩孔均能達(dá)到C點(diǎn)的正上方.若滑塊滑過(guò)C點(diǎn)后從P孔穿出,又恰能從Q孔穿過(guò)落回.已知壓縮的輕彈簧具有的彈性勢(shì)能為4.5mgR.空氣阻力可忽略不計(jì),求:
(1)滑塊通過(guò)B點(diǎn)時(shí)對(duì)地板的壓力;
(2)平臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度ω應(yīng)滿足什么條件(用g、R表示)
(3)小物體最終停在距A點(diǎn)多遠(yuǎn)處?(假設(shè)小物體每次與彈簧碰撞時(shí)沒(méi)有機(jī)械能損失)
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】2016年11月,我國(guó)自主研制的殲﹣20隱形戰(zhàn)機(jī)在第11屆中國(guó)航展上首次飛行展出.某殲﹣20戰(zhàn)機(jī)總質(zhì)量為3.0×104kg,在平直跑道上由靜止勻加速到80m/s開始起飛,用時(shí)16s.求戰(zhàn)機(jī)在此過(guò)程中
(1)加速度大小a;
(2)運(yùn)動(dòng)的距離s;
(3)受到的合力大小F.
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】利氣墊導(dǎo)軌驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律.實(shí)驗(yàn)裝示意圖如圖1所示:
(1)實(shí)驗(yàn)步驟:
①將氣墊導(dǎo)軌放在水平桌面上,桌面高度不低于1m,將導(dǎo)軌調(diào)至水平.
②用游標(biāo)卡尺測(cè)量擋光條的寬度L,結(jié)果如圖所示,由此讀出L=mm.
③由導(dǎo)軌標(biāo)尺讀出兩光電門中心之間的距離x
④將滑塊移至光電門1左側(cè)某處,待砝碼靜止不動(dòng)時(shí),釋放滑塊,要求砝碼落地前擋光條已通過(guò)光電門2.
⑤從數(shù)字計(jì)時(shí)器(圖中未畫出)上分別讀出擋光條通過(guò)光電門1和光電門2所用的時(shí)間△t1和△t2 .
⑥用天平稱出滑塊和擋光條的總質(zhì)量M,再稱出托盤和砝碼的總質(zhì)量m.
(2)用表示直接測(cè)量量的字寫出下列所求物理量的表達(dá)式:
①當(dāng)滑塊通過(guò)光電門1和光電門2時(shí),系統(tǒng)(包括滑塊、擋光條、托盤和碼)的總動(dòng)能分別為Ek1=和Ek2= .
②如果表達(dá)式成立,則可認(rèn)為驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定律.
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】如圖,用“碰撞試驗(yàn)器”可以動(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試驗(yàn)中,直接測(cè)定小球碰撞前后的速度是不容易的.但是,可以通過(guò)僅測(cè)量(填選項(xiàng)前的序號(hào)),間接地解決這個(gè)問(wèn)題
a . 小球開始釋放高度h
a . 小球拋出點(diǎn)距地面的高度H
c . 小球做平拋運(yùn)動(dòng)的射程
②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OP , 然后,把被碰小球m2靜止于軌道的水平部分,再將入射小球m1從斜軌上S位置靜止釋放,與小球m2相撞,并多次重復(fù).椐圖可得兩小球質(zhì)量的關(guān)系為 , 接下來(lái)要完成的必要步驟是(填選項(xiàng)的符號(hào))
a . 用天平測(cè)量?jī)蓚(gè)小球的質(zhì)量m1、m2
a . 測(cè)量小球m1開始釋放高度h
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OM , ON
③若兩球相碰前后的動(dòng)量守恒,其表達(dá)式可表示為(用②中測(cè)量的量表示)若碰撞是彈性碰撞.那么還應(yīng)滿足的表達(dá)式為(用②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】如圖所示為“碰撞中的動(dòng)量守恒”實(shí)驗(yàn)裝置示意圖.
a入射小球1與被碰小球2直徑相同,均為d , 它們的質(zhì)量相比較,應(yīng)是m1m2 . a不放小球2,讓球1從滑槽的G點(diǎn)由靜止?jié)L下,平拋后落點(diǎn)為 . c放上球2,讓球1從滑槽的G點(diǎn)由靜止?jié)L下,碰撞后分別平拋,球1的落點(diǎn)為 . 球2的落點(diǎn)為 . d看和是否相等,以驗(yàn)證動(dòng)量守恒.
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】傳感器是一種采集信息的重要器件,如圖所示是一種測(cè)定壓力的電容式傳感器,當(dāng)待測(cè)壓力F作用于可動(dòng)膜片電極上時(shí),可使膜片產(chǎn)生形變,引起電容的變化,將電容器、靈敏電流計(jì)和電源串接成閉合電路,那么以下說(shuō)法正確的是( )
A.當(dāng)F向上壓膜片電極時(shí),電容將減小
B.若電流計(jì)有示數(shù),則壓力F發(fā)生變化
C.若電流計(jì)有向右的電流通過(guò),則壓力F在增大
D.若電流計(jì)有向右的電流通過(guò),則壓力F在減小
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】如圖所示,A是帶正電的球,B為不帶電的導(dǎo)體,A、B均放在絕緣支架上,M、N是導(dǎo)體B中的兩點(diǎn)。以無(wú)限遠(yuǎn)處為電勢(shì)零點(diǎn),當(dāng)導(dǎo)體B達(dá)到靜電平衡后,說(shuō)法錯(cuò)誤的是( )
A.M、N兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度大小關(guān)系為EM=EN=0
B.M、N兩點(diǎn)電勢(shì)高低關(guān)系為φM=φN
C.M、N兩點(diǎn)電勢(shì)高低關(guān)系為φM>φN>0
D.感應(yīng)電荷在M、N兩點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度EM′>EN′
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