如圖所示，質(zhì)量為m、長(zhǎng)為L(zhǎng)的均勻細(xì)桿OA，一端通過(guò)光滑鉸鏈固定在地面O處，在細(xì)桿中點(diǎn)B處系一根細(xì)繩，細(xì)繩繞過(guò)兩個(gè)光滑定滑輪后懸掛著物體D，物體D的質(zhì)量為細(xì)桿質(zhì)量的1/3，D離滑輪距離足夠遠(yuǎn)．在外力F的作用下使細(xì)桿與地面保持夾角θ為60°，此時(shí)細(xì)繩CB與桿的夾角也為60°（如圖所示）．已知細(xì)桿繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)能表達(dá)式為Ek=
1
6
mL2ω2，m表示桿的質(zhì)量，L表示桿的長(zhǎng)度，ω表示桿轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度．求：
（1）外力F的最小值．
（2）撤去外力F后，細(xì)桿從圖示位置到繞O點(diǎn)罷到地面前的過(guò)程中，系統(tǒng)（指細(xì)桿和物體D）重力勢(shì)能的變化量．
（3）撤去外力F后，細(xì)桿繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)到地面的瞬間，物體D的速度大�。�
（1）要使F最小，F(xiàn)必須作用于A點(diǎn)，且方向垂直于桿斜向上．如圖．
根據(jù)力矩平衡條件得：FL+T
L
2
sin60°=mgcos60°
又T=
1
3
mg
代入解得 F=
3-
3
12
mg=0.11mg
（2）撤去外力F后，細(xì)桿從圖示位置到繞O點(diǎn)罷到地面前的過(guò)程中，物體D的重力勢(shì)能增大，桿的重力勢(shì)能減小，
由圖可知，細(xì)桿重心下降了
3
4
L，物體D上升了
L
2

則△EP=
1
3
mg?
L
2
-mg
3
4
L=
2-3
3
12
mgL=-0.27mgL
即系統(tǒng)的重力勢(shì)能減小了0.27mgL．
（3）設(shè)細(xì)桿著時(shí)角速度為ω，B點(diǎn)著地時(shí)速度為vB，物體D的速度為vD，則
vB=ω?
L
2
 vD=vBsinθ
根據(jù)系統(tǒng)機(jī)械能守恒得
1
6
mL2ω2+
1
2
×
1
3
m
v2D
=-△EP
代入解得vD=0.5
gL

答：（1）外力F的最小值為0.11mg．
（2）撤去外力F后，細(xì)桿從圖示位置到繞O點(diǎn)罷到地面前的過(guò)程中，系統(tǒng)重力勢(shì)能的變化量為-0.27mgL．
（3）撤去外力F后，細(xì)桿繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)到地面的瞬間，物體D的速度大小為vD=0.5
gL
．
練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：問(wèn)答題

在“探究求合力的方法”的實(shí)驗(yàn)中，下列說(shuō)法正確的是（　　）
A．為了使合力與分力產(chǎn)生相同的作用效果，保證用一把彈簧秤拉橡皮條時(shí)的讀數(shù)與兩把彈簧秤同時(shí)拉橡皮條時(shí)的讀數(shù)之和相等．
B．圖示兩個(gè)分力與合力時(shí)，不同小組可以采用不同的標(biāo)度
C．兩個(gè)分力間的夾角盡量大些可減小實(shí)驗(yàn)誤差
D．用二把彈簧秤拉橡皮條時(shí)，使橡皮條的結(jié)點(diǎn)伸長(zhǎng)到同一位置O，這時(shí)只要記錄兩把彈簧秤的示數(shù)就可以了．

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科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：填空題

如圖所示，ABC為質(zhì)量均勻的等邊直角曲尺，質(zhì)量為2M，C端由鉸鏈與墻相連，摩擦不計(jì)，當(dāng)BC處于水平靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，加在A端的最小外力為          。方向是         。

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科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：填空題

如圖，傾角為θ的光滑斜面與光滑的半圓形軌道光滑連接于B點(diǎn)，固定在水平面上，在半圓軌道的最高點(diǎn)C裝有壓力傳感器，整個(gè)軌道處在豎直平面內(nèi)，一小球自斜面上距底端高度為H的某點(diǎn)A由靜止釋放，到達(dá)半圓最高點(diǎn)C時(shí)，被壓力傳感器感應(yīng)，通過(guò)與之相連的計(jì)算機(jī)處理，可得出小球?qū)點(diǎn)的壓力F，改變H的大小，仍將小球由靜止釋放，到達(dá)C點(diǎn)時(shí)得到不同的F值，將對(duì)應(yīng)的F與H的值描繪在F-H圖像中，如圖所示，則由此可知(          )

A 圖線的斜率與小球的質(zhì)量無(wú)關(guān)
B  b點(diǎn)坐標(biāo)的絕對(duì)值與物塊的質(zhì)量成正比。
C  a的坐標(biāo)與物塊的質(zhì)量無(wú)關(guān)。
D 只改變斜面傾角θ，a,b兩點(diǎn)的坐標(biāo)與均不變。

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科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：單選題

如圖，在光滑的水平面上，一勁度系數(shù)為K的輕彈簧左端固定在墻上，右端與一質(zhì)量為M的物塊拴接，并處于靜止?fàn)顟B(tài)，某時(shí)刻給M一個(gè)水平向左的初速度，經(jīng)過(guò)時(shí)間T，彈簧第一次被壓縮得最短，最大壓縮量為X，則下列關(guān)系式正確的是（      ）
A t=mv0      B  kx2=mv02             C =        D 以上關(guān)系式均不正確

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科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：問(wèn)答題

如圖所示，在“有固定轉(zhuǎn)動(dòng)軸物體的平衡條件實(shí)驗(yàn)中，調(diào)節(jié)力矩盤(pán)使其平衡，彈簧秤的讀數(shù)為_(kāi)_____N，此時(shí)力矩盤(pán)除受到鉤碼作用力F1、F2、F3和彈簧拉力F4外，主要還受______力和______力的作用，如果每個(gè)鉤碼的質(zhì)量均為0.1kg，盤(pán)上各圓的半徑分別是0.05m、0.10m、0.15m、0.20m（取g=10m/s2），則F2的力矩是______N?m．有同學(xué)在做這個(gè)實(shí)驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)順時(shí)針力矩之和與逆時(shí)針力矩之和存在較大差距．檢查發(fā)現(xiàn)讀數(shù)和計(jì)算均無(wú)差錯(cuò)，請(qǐng)指出造成這種差距的一個(gè)可能原因，并提出簡(jiǎn)單的檢驗(yàn)方法（如例所示，將答案填在下表空格中）．
可能原因檢驗(yàn)方法
例力矩盤(pán)面沒(méi)有調(diào)到豎直用一根細(xì)線掛一鉤碼靠近力矩盤(pán)面，如果細(xì)線與力矩盤(pán)面間存在一個(gè)小的夾角，說(shuō)明力矩盤(pán)不豎直．
答

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科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：問(wèn)答題

如圖，L型輕桿通過(guò)鉸鏈O與地面連接，OA=AB=6m，作用于B點(diǎn)的豎直向上拉力F能保證桿AB始終水平．一質(zhì)量為m的物體以足夠大的速度在桿上從A點(diǎn)處向右運(yùn)動(dòng)，物體與桿之間的動(dòng)摩擦因數(shù)與離開(kāi)A點(diǎn)的距離成反比，即μ=
1
x
．
求：（1）當(dāng)x=2m時(shí)，拉力F的大小；
（2）當(dāng)x=2m時(shí)，鉸鏈O給桿施加的力的大小和方向．

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科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：單選題

下列說(shuō)法正確的是
A．運(yùn)動(dòng)越快的汽車(chē)越不容易停下來(lái)，是因?yàn)槠?chē)運(yùn)動(dòng)得越快，慣性越大
B．同一物體在地球上不同的位置受到的重力是不同的，所以它的慣性也隨位置的變化而變化
C．一個(gè)小球豎直上拋，拋出后能繼續(xù)上升，是因?yàn)樾∏蜻\(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到了向上的推力
D．物體的慣性大小只與本身的質(zhì)量有關(guān)，質(zhì)量大的物體慣性大，質(zhì)量小的物體慣性小

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科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：單選題

“奮進(jìn)”號(hào)宇航員斯蒂法尼斯海恩·派帕在一次太空行走時(shí)丟失了一個(gè)工具包，關(guān)于工具包丟失的原因可能是(　　)
A．宇航員松開(kāi)了拿工具包的手，在萬(wàn)有引力作用下工具包“掉”了下去
B．宇航員不小心碰了一下“浮”在空中的工具包，使其速度發(fā)生了變化
C．工具包太重，因此宇航員一松手，工具包就“掉”了下去
D．由于慣性，工具包做直線運(yùn)動(dòng)而離開(kāi)了圓軌道

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