18.圖(甲)所示,彎曲部分AB和CD是兩個半徑相等的$\frac{1}{4}$圓弧,中間的BC段是豎直的薄壁細圓管(細圓管內(nèi)徑略大于小球的直徑),細圓管分別與上、下圓弧軌道相切連接,BC段的長度L可作伸縮調節(jié).下圓弧軌道與地面相切,其中D、A分別是上、下圓弧軌道的最高點與最低點,整個軌道固定在豎直平面內(nèi).一小球多次以某一速度從A點水平進入軌道而從D點水平飛出.今在A、D兩點各放一個壓力傳感器,測試小球對軌道A、D兩點的壓力,計算出壓力差△F.改變BC間距離L,重復上述實驗,最后繪得△F-L的圖線如圖(乙)所示,(不計一切摩擦阻力,g取10m/s2),試求:

(1)某一次調節(jié)后D點離地高度為0.8m.小球從D點飛出,落地點與D點水平距離為2m,小球通過D點時的速度大;
(2)小球的質量和彎曲圓弧軌道的半徑大。

分析 (1)小球從D點飛出后做平拋運動,根據(jù)豎直方向做自由落體運動,水平方向做勻速運動列式即可求解;
(2)設軌道半徑為r,從A到D過程中機械能守恒,在A、D兩點過運用向心力公式求出兩點的壓力大小,根據(jù)壓力差列式結合圖象即可求解.

解答 解:(1)小球在豎直方向做自由落體運動,有:
HD=$\frac{1}{2}\\;g{t}^{2}$gt2
水平方向做勻速直線運動,有:x=vDt                              
聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)解得:vD=6m/s                                    
(2)設軌道半徑為r,A到D過程機械能守恒得:
$\frac{1}{2}$mvA2=$\frac{1}{2}$mvD2+mg(2r+L)
在A點:FA-mg=m$\frac{{v}_{A}^{2}}{r}$
在D點:FD+mg=m$\frac{{v}_{D}^{2}}{r}$
由以上三式得:△F=FA-FD=6mg+2mg$\frac{L}{r}$
圖象的截距為12=6mg,
當L=0.5m時,力的差值△F=17N
聯(lián)立解得:m=0.2kg;
r=0.4m   
答:(1)某一次調節(jié)后D點離地高度為0.8m.小球從D點飛出,落地點與D點水平距離為2m,小球通過D點時的速度大小為6m/s;
(2)小球的質量和彎曲圓弧軌道的半徑大小為0.4m.

點評 本題主要考查了平拋運動基本公式、機械能守恒定律、向心力公式的應用,要求同學們能根據(jù)圖象得出有效信息,明確物理過程,再選擇正確的物理規(guī)律求解.

練習冊系列答案
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8.關于物理學史,下列說法中錯誤的是( 。
A.電荷量e的數(shù)值最早是由美國物理學家密立根測得的
B.法拉第不僅提出了場的概念,而且直觀地描繪了場的清晰圖象
C.帶電粒子的比荷是指該粒子的質量與電荷量的比值
D.庫侖在前人工作的基礎上,通過實驗研究確認了真空中兩個靜止點電荷之間的相互作用力的規(guī)律

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科目:高中物理 來源: 題型:多選題

9.如圖甲所示,水平面上質量均為m的兩物塊A、B用一輕彈簧相連,該系統(tǒng)處于平衡狀態(tài),彈簧的勁度系數(shù)為k.現(xiàn)用一豎直向上的力F拉動物塊A,使物塊A向上做勻加速直線運動.從力F剛作用在物塊A上到物塊B剛好離開地面的過程,力F和物塊A的位移x之間的關系圖象如圖乙所示,g為重力加速度,則下列說法中正確的是( 。
A.物塊A運動的加速度大小為g
B.當物塊B剛好離開地面時,拉力大小為F1=2mg
C.當物塊B剛好離開地面時,物塊A的速度大小為2g$\sqrt{\frac{m}{k}}$
D.這一過程中拉力F做功大小為$\frac{4m{g}^{2}}{k}$

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

6.如圖所示,三個物體1、2、3在水平壓力F的作用下,依次緊靠在豎直墻上,且都處于靜止狀態(tài),則( 。
A.物體2受到物體1和3所施加的靜摩擦力方向一定相反
B.墻對物體1摩擦力的大小等于物體1受的重力的大小
C.物體2對物體1的摩擦力的方向是向上的
D.當外力F增大時,物體2受到物體1和3所施加的靜摩擦力都增大

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科目:高中物理 來源: 題型:多選題

13.如圖所示,水平傳送帶AB距離地面的高度為h,以恒定速率v0順時針運行.甲、乙兩滑塊(視為質點)之間夾著一個壓縮輕彈簧(長度不計),在AB的正中間位置輕放它們時,彈簧立即彈開,兩滑塊以相同的速率分別向左、右運動,兩滑塊與傳送帶間動摩擦因數(shù)相同,下列判斷正確的是( 。
A.甲、乙滑塊可能落在傳送帶的同一側,且距釋放點的水平距離一定相等
B.甲、乙滑塊可能落在傳送帶的同一側,但距釋放點的水平距離可能不相等
C.甲、乙滑塊可能落在傳送帶的左右兩側,但距釋放點的水平距離一定不相等
D.甲、乙滑塊可能落在傳送帶的左右兩側,且距釋放點的水平距離可能相等

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

3.以下的計時數(shù)據(jù)指時間間隔的是( 。
A.中央電視臺新聞聯(lián)播節(jié)目19時開播
B.某人用15s跑完100 m
C.早上6 時起床
D.天津開往德州的625次硬座普快列車于13時35分從天津西站發(fā)車

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科目:高中物理 來源: 題型:多選題

10.我國第三顆月球探測器“嫦娥三號”經(jīng)過約8天的繞月飛行,從近月點開始動力下降.北京時間2013年12月14日21時11分,成功著陸在月球西經(jīng)19.51度、北緯44.12度的虹灣以東區(qū)域,標志著我國已成為美國和前蘇聯(lián)之后,世界上第三個實現(xiàn)地外天體軟著陸的國家.下列說法正確的是( 。
A.“嫦娥三號”繞月球做橢圓運動,是以地球為參考系來描述的
B.在觀測“嫦娥三號”繞月運行周期時可將其看成質點
C.8天是時刻,21時11分是時間
D.西經(jīng)19.51度、北緯44.12度表示位置

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7.彈跳最高的矮個子:斯巴德•韋伯身高1.70m.昵稱為“土豆”的他,竟在1986年“扣籃大賽”中奪得“扣籃王”稱號,成為NBA的傳奇.假設韋伯和球質量為m,和球一起以速度v0離開地面還能豎直上升h(上升過程只受重力作用).已知地球的半徑為R,引力常量為G.求:
(1)地球的平均密度;
(2)衛(wèi)星繞地球運轉的最大環(huán)繞速度.

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科目:高中物理 來源: 題型:實驗題

1.某實驗小組使用如圖1所示的裝置來驗證“機械能守恒定律”.

(1)關于本實驗的敘述,正確的有A.
A.打點計時器安裝時要使兩限位孔位于同一豎直線上并安裝穩(wěn)定,以減小紙帶下落過程中受到的阻力
B.需用天平測出重錘的質量
C.打點計時器用四節(jié)干電池串聯(lián)而成的電池組作為電源
D.用手托著重錘,先閉合打點計時器的電源開關,然后釋放重錘
E.打出的紙帶中,只要點跡清晰,就可以運用公式mg△h=$\frac{1}{2}$mv2來驗證機械能是否守恒
F.驗證機械能是否守恒必須先確定重力勢能的參考平面
(2)如圖2是采用甲方案時得到的一條紙帶,在計算圖中N點速度時,幾位同學分別用下列不同的方法進行,其中正確的是BC
A.vN=gnTB.vN=$\frac{{{x_n}+{x_{n+1}}}}{2T}$
C.vN=$\frac{{{d_{n+1}}-{d_{n-1}}}}{2T}$D.vN=g(n-1)T
(3)實驗結果往往是重力勢能的減少量略大于動能的增加量,關于這個誤差,下列說法正確的是BD.
A.該誤差屬于偶然誤差
B.該誤差屬于系統(tǒng)誤差
C.可以通過多次測量取平均值的方法來減小該誤差
D.可以通過減小空氣阻力和摩擦阻力的影響來減小該誤差.

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