【題目】如圖所示,半徑為R的半球形陶罐,固定在可以繞豎直軸旋轉(zhuǎn)的水平轉(zhuǎn)臺(tái)上,轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)軸與過陶罐球心O的對(duì)稱軸OO′重合。轉(zhuǎn)臺(tái)以一定角速度ω勻速旋轉(zhuǎn),一質(zhì)量為m的小物塊落入陶罐內(nèi),經(jīng)過一段時(shí)間后,小物塊隨陶罐一起轉(zhuǎn)動(dòng)且相對(duì)罐壁靜止,它和O點(diǎn)的連線與OO′之間的夾角θ為60°,重力加速度大小為g。
(1)若ω=ω0,小物塊受到的摩擦力恰好為零,求ω0;
(2)若ω=(1±k)ω0,且0<k1,求小物塊受到的摩擦力大小和方向。
【答案】(1) (2) 當(dāng)ω=(1+k)ω0時(shí),物塊受摩擦力方向沿罐壁切線向下, ; 當(dāng)ω=(1-k)ω0時(shí),物塊受摩擦力方向沿罐壁切線向上,
【解析】試題分析:(1) 若ω=ω0,小物塊受到的摩擦力恰好為零,靠重力和支持力的合力提供向心力,根據(jù)牛頓第二定律求出角速度的大;
(2) 當(dāng)ω>ω0,重力和支持力的合力不夠提供向心力,摩擦力方向沿罐壁切線向下,根據(jù)牛頓第二定律求出摩擦力的大小.當(dāng)ω<ω0,重力和支持力的合力大于向心力,則摩擦力的方向沿罐壁切線向上,根據(jù)牛頓第二定律求出摩擦力的大小。
(1) 對(duì)小物塊受力分析可知:
FN cos 60°=mg
FN sin 60°=mR′ω02
R′=Rsin 60°
由以上各式解得:
;
(2) 由于0<k1,
當(dāng)ω=(1+k)ω0時(shí),物塊受摩擦力方向沿罐壁切線向下
由受力分析可知:
FN′cos 60°=mg+Ffcos 30°
FN′sin 60°+Ffsin 30°=mR′ω2
解得:
當(dāng)ω=(1-k)ω0時(shí),物塊受摩擦力方向沿罐壁切線向上.
由受力分析和幾何關(guān)系知:
FN″cos 60°+Ff′sin 60°=mg
FN″sin 60°-Ff′cos 60°=mR′ω2
解得:。
點(diǎn)晴:解決本題的關(guān)鍵搞清物塊做圓周運(yùn)動(dòng)向心力的來源,結(jié)合牛頓第二定律,抓住豎直方向上合力為零,水平方向上的合力提供向心力進(jìn)行求解。
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖甲所示為“探究加速度與物體所受合外力的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置圖。圖甲中A為小車,質(zhì)量為m1,連接在小車后面的紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器B,它們均置于一端帶有定滑輪的足夠長的木板上,P的質(zhì)量為m2,C為彈簧測力計(jì),實(shí)驗(yàn)時(shí)改變P的質(zhì)量,讀出測力計(jì)不同讀數(shù)F,不計(jì)繩與滑輪之間的摩擦。
(1)下列說法正確的是_______________
A.一端帶有定滑輪的長木板必須保持水平
B.實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先接通電源后釋放小車
C.實(shí)驗(yàn)中m2應(yīng)遠(yuǎn)小于m1
D.測力計(jì)的讀數(shù)始終為m2g/2
(2)如圖乙所示為某次實(shí)驗(yàn)得到的紙帶,紙帶上標(biāo)出了所選的四個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離,相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個(gè)點(diǎn)沒有畫出。由此可求得小車的加速度的大小是__________m/s2。(交流電的頻率為50Hz,結(jié)果保留二位有效數(shù)字)
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖甲所示,邊長L=2.5m、質(zhì)量m=0.5kg的正方形金屬線框,放在光滑絕緣的水平面上,整個(gè)裝置處在方向豎直向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=0.8T的勻強(qiáng)磁場中,它的一邊與磁場的邊界MN重合。在水平力F的作用下,線框由靜止開始向左運(yùn)動(dòng),經(jīng)過5s被拉出磁場區(qū)域,此過程中利用電流傳感器測得線框中的電流強(qiáng)度I隨時(shí)間t變化的圖象如圖乙所示。則在這過程中:
(1)由圖乙可得出通過線框?qū)Ь截面的電荷為多少,I與t的關(guān)系式;
(2)求出線框的電阻R;
(3)試判斷說明線框的運(yùn)動(dòng)情況,并求出水平力F隨時(shí)間t變化的表達(dá)式。
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖所示,O為AB的中點(diǎn),C點(diǎn)和D點(diǎn)到A點(diǎn)的距離相等,分別在A、B兩點(diǎn)放等量正、負(fù)點(diǎn)電荷,則下列說法正確的是( )
A. C、D二點(diǎn)場強(qiáng)大小相等
B. C點(diǎn)電勢高于O點(diǎn)電勢
C. 將一負(fù)檢驗(yàn)電荷由C點(diǎn)移到O點(diǎn),電場力對(duì)它不做功
D. 將一正檢驗(yàn)電荷由O點(diǎn)移到C點(diǎn),電場力對(duì)它做正功
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】現(xiàn)將電池組、滑線變阻器、帶鐵芯的線圈A、線圈B、電流計(jì)及開關(guān)如下圖連接。在開關(guān)閉合、線圈A放在線圈B中的情況下,某同學(xué)發(fā)現(xiàn)當(dāng)他將滑線變阻器的滑動(dòng)端P向左加速滑動(dòng)時(shí),電流計(jì)指針向右偏轉(zhuǎn)。由此可以推斷
A. 滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)端P勻速向左或勻速向右滑動(dòng),都能使電流計(jì)指針靜止在中央
B. 因?yàn)榫圈A、線圈B 的繞線方向未知,故無法判斷電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)的方向
C. 線圈A向上移動(dòng)或滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)端P向右加速滑動(dòng),都能引起電流計(jì)指針向左偏轉(zhuǎn)
D. 線圈A中鐵芯向上拔出或斷開開關(guān),都能引起電流計(jì)指針向右偏轉(zhuǎn)
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖所示,直角坐標(biāo)系xoy位于豎直平面內(nèi),在的區(qū)域內(nèi)有磁感應(yīng)強(qiáng)度、方向垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場,其左邊界與x軸交于P點(diǎn);在x>0的某一區(qū)域內(nèi)有沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場,電場強(qiáng)度為E=4N/C,其寬度d=2m.一質(zhì)量m=6.4×10-27kg、電荷量q=3.2×10-19C的帶電粒子從P點(diǎn)以速度v=4×104m/s,沿與軸正方向成60°角射入磁場,經(jīng)磁場和電場偏轉(zhuǎn)通過x軸上的Q點(diǎn)(圖中未標(biāo)出),不計(jì)粒子重力.求:
(1)帶電粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)間;
(2)Q點(diǎn)與電場右邊界的距離。
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖所示,長為L的細(xì)繩一端固定,另一端系一質(zhì)量為m的小球.給小球一個(gè)合適的初速度,小球便可在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),這樣就構(gòu)成了一個(gè)圓錐擺,設(shè)細(xì)繩與豎直方向的夾角為θ.下列說法中正確的是( )
A. 小球受重力、繩的拉力和向心力作用
B. 小球做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為Lsinθ
C. θ越大,小球運(yùn)動(dòng)的速度越大
D. θ越大,小球所受的合力越小
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖在“驗(yàn)證碰撞中的動(dòng)量守恒”實(shí)驗(yàn)中,儀器按要求安裝好后開始實(shí)驗(yàn),第一次不放被碰小球,第二次把被碰小球直接靜止地放在斜槽末端的水平部分,在白紙上記錄下重錘位置和各小球落點(diǎn)的平均位置依次為0、A、B、C,設(shè)入射小球和被碰小球的質(zhì)量依次為、,則:
(1)第一、二次入射小球的落點(diǎn)依次是__________、_________。
(2)第二次入射小球與被碰小球相比,將_____落地。(選填“先”、“后”或者“同時(shí)”)
(3)下列關(guān)系式(用、及圖中字母表示)___________成立,即表示碰撞中動(dòng)量守恒。
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖所示,導(dǎo)熱氣缸內(nèi)封有一定質(zhì)量的理想氣體,缸體質(zhì)量M=200kg,活塞質(zhì)量m=10kg,活塞面積S=100cm2,活塞與氣缸壁無摩擦且不漏氣,此時(shí),缸內(nèi)氣體的溫度為27℃,活塞位于氣缸正中,整個(gè)裝置都靜止,已知大氣壓恒為p0=1.0×105Pa,重力加速度為g=10m/s2,求:
(1)缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)p1;
(2)缸內(nèi)氣體的溫度緩慢升高到多少攝氏度時(shí),活塞恰好靜止在氣缸缸口AB處?
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