9.如圖甲所示,輕桿一端與質(zhì)量為1kg、可視為質(zhì)點(diǎn)的小球相連,另一端可繞光滑固定軸在豎直平面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動(dòng).現(xiàn)使小球在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng),經(jīng)最高點(diǎn)開(kāi)始計(jì)時(shí),取水平向右為正方向,小球的水平分速度v隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖乙所示,A、B、C三點(diǎn)分別是圖線與縱軸、橫軸的交點(diǎn)、圖線上第一周期內(nèi)的最低點(diǎn),該三點(diǎn)的縱坐標(biāo)分別是1、0、-5.g取10m/s2,不計(jì)空氣阻力.下列說(shuō)法中正確的是( 。
A.輕桿的長(zhǎng)度為0.6m
B.小球經(jīng)最高點(diǎn)時(shí),桿對(duì)它的作用力方向豎直向上
C.B點(diǎn)對(duì)應(yīng)時(shí)刻小球的速度為$\sqrt{13}$m/s
D.曲線AB段與坐標(biāo)軸所圍圖形的面積為0.5m

分析 已知小球在ABC三個(gè)點(diǎn)的速度,A到C的過(guò)程中機(jī)械能守恒,由機(jī)械能守恒定律即可求出桿的長(zhǎng)度;結(jié)合小球過(guò)最高點(diǎn)的受力的特點(diǎn),即可求出桿對(duì)小球的作用力的方向;由機(jī)械能守恒可以求出B點(diǎn)的速度;由于y軸表示的是小球在水平方向的分速度,所以曲線AB段與坐標(biāo)軸所圍圖形的面積表示A到B的過(guò)程小球在水平方向的位移.

解答 解:A、設(shè)桿的長(zhǎng)度為L(zhǎng),小球從A到C的過(guò)程中機(jī)械能守恒,得:$\frac{1}{2}$mvA2+2mgL=$\frac{1}{2}$mvC2,所以:L=$\frac{{v}_{C}^{2}-{v}_{A}^{2}}{4g}$=$\frac{(-5)^{2}-{1}^{2}}{4×10}$m=0.6m.故A正確;
B、若小球在A點(diǎn)恰好對(duì)桿的作用力是0,則有:$\frac{m{v}_{0}^{2}}{L}$=mg,解得臨界速度:v0=$\sqrt{gL}$=$\sqrt{10×0.6}$=$\sqrt{6}$m/s>vA=1m/s.
由于小球在A點(diǎn)的速度小于臨界速度,所以小球做圓周運(yùn)動(dòng)需要的向心力小于重力,桿對(duì)小球的作用力的方向向上,故是豎直向上的支持力.故B正確;
C、小球從A到B的過(guò)程中機(jī)械能守恒,得$\frac{1}{2}$mvA2+2mgL=$\frac{1}{2}$mvB2,所以:vB=$\sqrt{{v}_{A}^{2}+2gL}$=$\sqrt{{1}^{2}+2×10×0.6}$=$\sqrt{13}$m/s.故C正確;
D、由于y軸表示的是小球在水平方向的分速度,所以曲線AB段與坐標(biāo)軸所圍圖形的面積表示A到B的過(guò)程小球在水平方向的位移,大小等于桿的長(zhǎng)度,即0.6m.故D錯(cuò)誤.
故選:ABC

點(diǎn)評(píng) 該題考查豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng),將牛頓第二定律與機(jī)械能守恒定律相結(jié)合即可正確解答.該題中的一個(gè)難點(diǎn)是D選項(xiàng)中“曲線AB段與坐標(biāo)軸所圍圖形的面積”的意義要理解.

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:實(shí)驗(yàn)題

19.物理小組在一次探究活動(dòng)中測(cè)量滑塊與木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù).實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示,帶定滑輪、表面粗糙的木板固定在水平桌面上;木板上放一滑塊,其一端與電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶相連,另一端通過(guò)跨過(guò)定滑輪的細(xì)線與托盤(pán)連接.開(kāi)始實(shí)驗(yàn)時(shí),在托盤(pán)中放入適量砝碼,滑塊開(kāi)始做勻加速運(yùn)動(dòng),在紙帶上打出一系列小點(diǎn).(已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間)

(1)實(shí)驗(yàn)中,得到一條打點(diǎn)的紙帶如圖乙所示,已知相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為T(mén),且間隔s1、s2、s3、s4、s5、s6已量出,則小車加速度的表達(dá)式為a=$\frac{({s}_{4}+{s}_{5}+{s}_{6})-({s}_{1}+{s}_{2}+{s}_{3})}{9{T}^{2}}$.
(2)回答下列兩個(gè)問(wèn)題:
①為測(cè)量動(dòng)摩擦因數(shù),下列物理量中還應(yīng)測(cè)量的有CD(填入所選物理量前的字母)
A.木板的長(zhǎng)度L                 B.木板的質(zhì)量m1
C.滑塊的質(zhì)量m2                D.托盤(pán)和砝碼的總質(zhì)量m3
E.滑塊運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t
②測(cè)量①中所選定的物理量時(shí)需要的實(shí)驗(yàn)器材是天平.
(3)滑塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=$\frac{{{m_3}g-({m_2}+{m_3})a}}{{{m_2}g}}$(用a及前面物理量的字母表示).與真實(shí)值相比,測(cè)量的動(dòng)摩擦因數(shù)偏大(填“偏大”或“偏小”),寫(xiě)出支持你的看法的一個(gè)依據(jù):沒(méi)有考慮打點(diǎn)計(jì)時(shí)器給紙帶的阻力、細(xì)線和滑輪間、以及空氣等阻力.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:填空題

20.人造地球衛(wèi)星做半徑為r,線速度大小為v的勻速圓周運(yùn)動(dòng).當(dāng)其角速度變?yōu)樵瓉?lái)的一半后,運(yùn)動(dòng)半徑為$\root{3}{4}r$,線速度大小為$\frac{\root{3}{4}}{2}v$.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:實(shí)驗(yàn)題

17.藍(lán)蘭同學(xué)用下面方法粗略驗(yàn)證向心力的表達(dá)式.

(1)細(xì)線下端懸掛一個(gè)鋼球,細(xì)線上端固定在鐵架臺(tái)上,將畫(huà)著幾個(gè)同心圓的白紙置于水平桌面上,使鋼球靜止時(shí)正好位于圓心.
(2)用手帶動(dòng)鋼球,設(shè)法使它沿紙上的某個(gè)圓做圓周運(yùn)動(dòng),如圖甲所示.用秒表記錄鋼球運(yùn)動(dòng)N圈的時(shí)間t,再用直尺測(cè)出鋼球做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑R.
(3)若鋼球的質(zhì)量用m表示,由向心力公式可得,鋼球做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力F=$\frac{4m{π}^{2}{N}^{2}R}{{t}^{2}}$(用題中所給字母表示).
(4)估測(cè)出懸點(diǎn)O到鋼球做圓周運(yùn)動(dòng)所在平面的豎直高度h,可得tanθ=$\frac{R}{h}$,鋼球的受力如圖乙所示,向心力FT與mg的合力提供,有F=$\frac{mgr}{\sqrt{{L}^{2}-{R}^{2}}}$.
(5)只需滿足F=F,向心力的表達(dá)式就得到驗(yàn)證,請(qǐng)思考本實(shí)驗(yàn)中不需要(填“需要”或“不需要”)用天平測(cè)鋼球的質(zhì)量m.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:計(jì)算題

4.木星的衛(wèi)星之一叫艾奧,它上面的珞珈火山噴出的巖塊初速度為v0時(shí),上升的最大高度可達(dá)h.已知艾奧的半徑為R,引力常量為G,忽略艾奧的自轉(zhuǎn)及巖塊運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到稀薄氣體的阻力,求:
(1)艾奧表面的重力加速度大小g和艾奧的質(zhì)量M;
(2)距艾奧表面高度為2R處的重力加速度大小g';
(3)艾奧的第一宇宙速度v.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題

14.在如圖所示電路中,R2=2R1,電路兩端電壓恒定.當(dāng)S斷開(kāi)時(shí),電流表的讀數(shù)為0.5A,電壓表的讀數(shù)為4V,則當(dāng)S閉合時(shí),電流表和電壓表的讀數(shù)分別為( 。
A.1.5 A,6 VB.0.75 A,4 VC.1.5 A,0 VD.0 A,6 V

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:多選題

1.如圖所示,一大小始終不變的外力F將物體壓在粗糙豎直面上,當(dāng)F從實(shí)線位置繞O點(diǎn)順時(shí)針轉(zhuǎn)至虛線位置,物體始終靜止,則在這個(gè)過(guò)程中,摩擦力f與墻壁對(duì)物體彈力FN的變化情況是( 。
A.f方向可能一直豎直向上B.f先變小后變大
C.FN先變大后變小D.FN先變小后變大

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:解答題

4.空間某點(diǎn)處固定著一個(gè)點(diǎn)電荷,在點(diǎn)電荷的正上方與點(diǎn)電荷相距為R的位置,放一帶電的質(zhì)點(diǎn),該質(zhì)點(diǎn)恰好處于靜止?fàn)顟B(tài),現(xiàn)把帶電質(zhì)點(diǎn)豎直向下移動(dòng)到距點(diǎn)電荷為$\frac{R}{2}$的位置,然后由靜止釋放,求釋放的瞬間,帶電質(zhì)點(diǎn)的加速度a的大。

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:實(shí)驗(yàn)題

5.在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中,采用如圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置,小車及車中砝碼的質(zhì)量用M表示,盤(pán)及盤(pán)中砝碼的質(zhì)量用m表示,小車的加速度可由小車后拖動(dòng)的紙帶打上的點(diǎn)計(jì)算出.

(1)如圖2為實(shí)驗(yàn)中用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的一條較理想的紙帶,紙帶上A、B、C、D、E、F、G為七個(gè)相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn),相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔是0.1s,距離如圖2,單位是cm,小車的加速度是1.59m/s2.(結(jié)果保留兩位小數(shù))
(2)以下措施正確的是BC(填入相應(yīng)的字母,多選少選均不得分)
A.平衡摩擦力時(shí),應(yīng)將重物用細(xì)繩通過(guò)定滑輪系在小車上
B.平衡摩擦力時(shí),小車后面的紙帶必須連好,因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)過(guò)程中紙帶也要受到阻力
C.每次改變小車的質(zhì)量時(shí),不需要重新平衡摩擦力
D.實(shí)驗(yàn)時(shí),先放開(kāi)小車,后接通電源
(3)當(dāng)M與m的關(guān)系滿足M>>m 時(shí),才可認(rèn)為繩對(duì)小車的拉力大小等于盤(pán)及盤(pán)中砝碼的重力.
(4)一組同學(xué)在做加速度與質(zhì)量的關(guān)系實(shí)驗(yàn)時(shí),保持盤(pán)及盤(pán)中砝碼的質(zhì)量一定,改變小車及車中砝碼的質(zhì)量,測(cè)出相應(yīng)的加速度,采用圖象法處理數(shù)據(jù).為了比較容易地檢查出加速度a與質(zhì)量M的關(guān)系,應(yīng)該做a與$\frac{1}{M}$的圖象.
(5)如圖3,甲同學(xué)根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)做出的a-F圖線,說(shuō)明實(shí)驗(yàn)存在的問(wèn)題是平衡摩擦力時(shí)木板傾角過(guò)大.

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同步練習(xí)冊(cè)答案