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题文

为了研究过山车的原理,物理小组提出了下列的设想:取一个与水平方向夹角为37°、长为L=2.0m的粗糙的倾斜轨道AB,通过水平轨道BC与竖直圆轨道相连,出口为水平轨道DE,整个轨道除AB段以外都是光滑的。其中AB与BC轨道以微小圆弧相接,如图所示。一个质量为2kg的小物块以初速度v0=4.0m/s,从某一高处水平抛出,恰从A点无碰撞地沿倾斜轨道滑下。已知物块与倾斜轨道AB的动摩擦因数μ=0.5(g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8):

(1)求小物块的抛出点和A点的高度差;
(2)求小物块沿着轨道AB运动的过程中克服摩擦力所做的功;
(3)为了让小物块能沿着轨道运动,并从E点飞出,则竖直圆轨道的半径应该满足什么条件?

科目 物理   题型 计算题   难度 中等
知识点: 平抛运动 探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系
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如图所示,在光滑绝缘水平面上,质量为m的均匀绝缘棒AB长为L、带有正电,电量为Q且均匀分布。在水平面上O点右侧有匀强电场,场强大小为E,其方向为水平向左,BO距离为x0,若棒在水平向右的大小为QE/4的恒力作用下由静止开始运动。求:

(1)棒的B端进入电场L/8时的加速度大小和方向;
(2)棒在运动过程中的最大动能。
(3)棒的最大电势能。(设O点处电势为零)

如图(a)为一研究电磁感应的实验装置示意图,其中电流传感器(相当于一只理想的电流表)能将各时刻的电流数据实时通过数据采集器传输给计算机,经计算机处理后在屏幕上同步显示出图像。足够长光滑金属轨道电阻不计,倾角θ=30°。轨道上端连接有阻值R=1.0Ω的定值电阻,金属杆MN电阻r=0.5Ω,质量m=0.2kg,杆长。在轨道区域加一垂直轨道平面向下的匀强磁场,让金属杆从图示位置由静止开始释放,此后计算机屏幕上显示出如图(b)所示的图像(设杆在整个运动过程中与轨道垂直,)。试求:

图(a)图(b)
(1)t=0.5s时电阻R的热功率;
(2)匀强磁场的磁感应强度B的大小;
(3)估算0~1.2s内通过电阻R的电量大小及在R上产生的焦耳热。

足够长光滑斜面BC的倾角α=53º,小物块与水平面间的动摩擦因数为0.5,水平面与斜面之间B点有一小段弧形连接,一质量m=2kg的小物块静止于A点。现在AB段对小物块施加与水平方向成α=53º的恒力F作用,如图(a)所示,小物块在AB段运动的速度-时间图像如图(b)所示,到达B点迅速撤去恒力F。(已知sin53º=0.8,cos53º=0.6)。求:

(1)小物块所受到的恒力F
(2)小物块从B点沿斜面向上运动,到返回B点所用的时间;
(3)小物块能否返回到A点?若能,计算小物块通过A点时的速度;若不能,计算小物块停止运动时离B点的距离。

有一个导热性能良好的圆柱形容器,顶部由一活塞密封,容器内盛有一定量的水,通过一根细管(体积可忽略)与外界相通,如图所示。当温度为t℃时,细管中水面与容器中水面相平,被封闭空气柱的高度为H,此时水面距细管顶端出口处高度差为h。已知大气压强为P0,水的密度为ρ,重力加速度为g

(1)若用力压活塞,使它缓慢向下移动,整个过程中保持温度不变,要使水从细管顶端流出,活塞移动距离Δh至少多大?
(2)若保持活塞在初位置不动,让温度缓慢升高,要使水从细管顶端流出,则温度至少要升高到多少摄氏度?

金星的半径是地球半径的0.95倍,质量是地球的0.82倍,金星表面的自由落体加速度是多大?金星的第一宇宙速度是多大?

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