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1、计算题 如图所示,半径R=0.4m的圆盘水平放置,绕竖直轴OO’匀速转动,在圆心O正上方h=0.8m高处固定一水平轨道,与转轴交于O’点。一质量m=1kg的小车(可视为质点)可沿轨道运动,现对其施加一水平拉力F=4N,使其从O’左侧2m处由静止开始沿 ">
时间:2017-07-31 08:30:42
1、计算题 如图所示,半径R=0.4m的圆盘水平放置,绕竖直轴OO’匀速转动,在圆心O正上方h=0.8m高处固定一水平轨道,与转轴交于O’点。一质量m=1kg的小车(可视为质点)可沿轨道运动,现对其施加一水平拉力F=4N,使其从O’左侧2m处由静止开始沿轨道向右运动。当小车运动到O’点时,从小车上自由释放一小球,此时圆盘的半径OA正好与轨道平行,且A点在O的右侧。小车与轨道间的动摩擦因数μ=0.2,g取10m/s2。600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060505/zhgfvbkodcp.png\" style=\"vertical-align:middle;\">
(1)若小球刚好落到A点,求小车运动到O’点的速度大小;
(2)为使小球刚好落在A点,圆盘转动的角速度应为多大?
(3)为使小球能落到圆盘上,小车在水平拉力F作用时运动的距离范围应为多大?
参考答案:(1)1m/s(2)600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060505/jkik4yefrkj.png\" style=\"vertical-align:middle;\">(3)1m~1.125m
本题解析:(1)小球下落时间600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060505/efeqh1rxmrr.png\" style=\"vertical-align:middle;\">?
600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060505/zksvck2gf3h.png\" style=\"vertical-align:middle;\">?(3分)
(2)小球下落过程中圆盘应恰好转过n圈(n =1,2,3…)600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060505/jkik4yefrkj.png\" style=\"vertical-align:middle;\">…)(3分)
(3)小车运动到O′点时的速度范围在0~1m/s之间,小车在拉力作用和撤去拉力情况下的加速度分别为600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060505/mosh2wkd5k3.png\" style=\"vertical-align:middle;\">,
600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060505/wmwyy2ise25.png\" style=\"vertical-align:middle;\">?(1分)
600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060505/0ek4rrik0qe.png\" style=\"vertical-align:middle;\">,
600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060505/xcxfdnrutvr.png\" style=\"vertical-align:middle;\">?(1分)
当v0=0时,F作用的距离为1m?
当v0=1m/s时,设F撤去时小车的速度为vt,600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060505/tzmz1mw03q2.png\" style=\"vertical-align:middle;\">,(2分)
解得:600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060505/cw2ize1pmzx.png\" style=\"vertical-align:middle;\">,则F作用的距离
600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060505/4illcnxu40r.png\" style=\"vertical-align:middle;\">?(1分)
因此F作用的距离范围为1m~1.125m?(1分)
点评:解决本题的关键知道物块整个过程的运动:匀加速直线运动、匀减速直线运动和平抛运动,知道三个过程的运动时间与圆盘转动的时间相等.以及熟练运用运动学公式.
本题难度:一般
2、计算题 (10分)在水平向右的匀强电场中,有一质量为m、带正电的小球,用长为L的绝缘细线悬挂于O点,当小球处于A点时静止,细线与竖直方向夹角为a(如图所示),现在A点给小球一个垂直于悬线的初速度v0,使小球恰能在竖直平面内做圆周运动,求:600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060506/dopxy1tjjqq.jpg\" style=\"vertical-align:middle;\">
(1)在A点给小球的初速度v0多大?
(2)此过程中小球所受的最大拉力与最小拉力之差为多大?
参考答案:(1)600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060506/ft4ste3oljl.png\" style=\"vertical-align:middle;\">(2)
600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060506/fvs4yxpfo2y.png\" style=\"vertical-align:middle;\">
本题解析:如图所示,重力与电场力的合力:F=600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060506/b4iibgn2dtw.png\" style=\"vertical-align:middle;\">,电场力为mgtanθ小球恰好做圆周运动,由牛顿第二定律得:
600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060506/10dku1l5dvg.png\" style=\"vertical-align:middle;\">,小球的最小速度
600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060506/wwkejcbvab2.png\" style=\"vertical-align:middle;\">,
由动能定理-mg×2Lcosα-mgtanα×2Lsinα=600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060506/s4ywt1jzwpw.png\" style=\"vertical-align:middle;\">解得
600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060506/ncpnjqoisns.png\" style=\"vertical-align:middle;\">。重力与电场力的合力看作等效重力F=
600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060506/b4iibgn2dtw.png\" style=\"vertical-align:middle;\">。在等效最高点处,T1+F=
600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060506/hub3t25vzma.png\" style=\"vertical-align:middle;\">,在等效最低点处T2-F=
600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060506/a5wo2noot14.png\" style=\"vertical-align:middle;\">,解得:T2-T1=
600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060506/fvs4yxpfo2y.png\" style=\"vertical-align:middle;\">
本题难度:一般
3、选择题 如图所示,人在高h处,斜向上抛出一质量为m的物体,物体到最高点的速度为v1,落地时速度为v2,不计空气阻力,人对这个物体做的功为?
600)makesmallpic(this,600,1800);\' style=\"VERTICAL-ALIGN: middle\" border=\"0\" src=\"http://www_php168_com/91files/2016060504/2wjk0s2qrny.gif\">
[? ]
参考答案:C
本题解析:
本题难度:简单
4、选择题 两个绝缘固定带等量正电的点电荷,其连线的垂直平分线上有A、B两对称点,如图所示.另一个带正电质量不计的点电荷q从A点以速度v沿中垂线方向运动至B点,在这过程中,q的动能变化情况是( )
A.可能一直增大
B.可能一直减小
C.先减小,后增大
D.先增大,后减小600)makesmallpic(this,600,1800);\' alt=\"91考试网\" src=\"http://www_php168_com/91files/2016060505/5vj3g5ty2mi.png\">
参考答案:在两等量同种电荷两线的中点以上,根据平行四边形定则,q受到两电荷对它库仑力的合力竖直向上,在中点以下,受到库仑力的合力竖直向下,根据动能定理,合力先做负功,再做正功,动能先减小后增大.故C正确,A、B、D错误.
故选C.
本题解析:
本题难度:一般
5、计算题 如图所示,在E=1×103N/C的竖直匀强电场中,有一光滑的半圆形绝缘轨道QPN竖直放置与一水平绝缘轨道MN相切连接,P为QN圆弧的中点,其半径R=40cm,一带负电电荷量q=10-4C的小滑块质量m=20g,与水平轨道间的动摩擦因数μ=0.4,从位于N点右侧s=1.5m处的M点以初速度v0向左运动,取g=10m/s2.600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060505/srguxutidd2.jpg\" style=\"vertical-align:middle;\">
求:(1)若滑块初速度v0为6m/s, 则滑块通过P点时对轨道的压力是多大?
(2)若使小滑块在运动中不离开轨道QPN(Q点、N点除外)问小滑块从M点出发时的初速度满足什么条件?
参考答案:(1)1.3N(2)v0≥4m/s或600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060505/r3htsrcecht.png\" style=\"vertical-align:middle;\">
本题解析:(1)设小球到达P点时速度为v, 滑块从开始运动到达P点过程中,由动能定理得-mg?R+qE?R-μ(mg-qE)?S=1/2mv2—1/2 mv02?2分
代入数据解得:v2=24m/s? 1分
在P点,由支持力提供向心力,由向心力公式N=mv2/ R=1.3N? 2分
由牛顿第三定律得到压力也为1.3N? 1分
故运动的滑块通过P点时对轨道的压力是1.3N
(2)设小球恰能到达Q点时速度为v,根据向心力公式,有mg-qE=mv2/ R ,
滑块从开始运动到达Q点过程中,由动能定理得
-mg?2R+qE?2R-μ(mg-qE)?S=1/2mv2—1/2 mv02? 2分
联立两式并代入数据解得:v0=4m/s? 1分
若滑块恰能滑到P点停止,滑块从开始运动到达P点过程中,由动能定理有
qE?R-mg?R-μ(mg-qE)?S=\"0—1/2\" mv02? 2分
代入数据解得:v02=10m/s,600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060505/k4ddfnzo35v.png\" style=\"vertical-align:middle;\">1分
综上所述,小滑块在运动中不离开轨道,小滑块从M点出发时的初速度必须满足:v0≥4m/s或600)makesmallpic(this,600,1800);\' src=\"http://www_php168_com/91files/2016060505/r3htsrcecht.png\" style=\"vertical-align:middle;\">2分
点评:在应用动能定理求解问题时,要明确两个状态一个过程,要进行受力分析和做功分析,本题又考查了圆周运动的知识,可见是一个综合性比较强的题目
本题难度:一般