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如图所示,一质量为m、带电量为﹣q的小球A,用长为L的绝缘轻杆与固定转动轴O相连...

如图所示,一质量为m、带电量为﹣q的小球A,用长为L的绝缘轻杆与固定转动轴O相连接,绝缘轻杆可绕轴O无摩擦转动.整个装置处于水平向右的匀强电场中,电场强度E=2满分5 manfen5.com,现将轻杆从图中的竖直位置由静止释放.求:

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(1)轻杆转过90°时,小球A的速度为多大?

(2)轻杆转过多大角度时小球A的速度最大?

(3)小球A转过的最大角度为多少?

 

(1)轻杆转过90°时,小球A的速度为. (2)轻杆转过63.43°的角度时小球A的速度最大. (3)小球A转过的最大角度为127°. 【解析】 试题分析:(1)小球受到向左的电场力作用,轻杆顺时针转动,根据动能定理求解速度; (2)轻杆转动过程中,合力矩为零时,小球A的速度最大,根据此条件列式求解; (3)小球A转过的最大角度时速度为零,根据动能定理求解小球A转过的最大角度. 【解析】 (1)轻杆转过90°的过程中,由动能定理:qEL+(﹣mgL)=﹣0, 又E=2,得qE=2mg 解出v= (2)轻杆转动过程中,合力矩为零时,小球A的速度最大 即mgLsinα=qELcosα 得到tanα=2,解出α=arctan2=63.43° (3)设小球A的速度减为零时轻杆与水平方向的夹角为β, 动能定理:qELcosβ+[﹣mg(L+Lsinβ)]=0﹣0 得到2cosβ=1+sinβ, 解出sinβ=0.6(舍去sinβ=﹣1),β=37° 因此,小球A转过的最大角度为90°+37°=127° 答: (1)轻杆转过90°时,小球A的速度为. (2)轻杆转过63.43°的角度时小球A的速度最大. (3)小球A转过的最大角度为127°. 【点评】本题考查了动能定理、力矩等知识,综合性较强,关键要理解力矩的物理意义,抓住住小球速度最大时合力矩这个临界条件,对学生的能力要求较高.  
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考点分析:
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如图1所示,一端带有定滑轮的长木板上固定有甲、乙两个光电门,与之相连的计时器可显示带有遮光片的小车在其间的运动时间,与跨过定滑轮的轻质细绳相连的传感器能显示挂钩处所受的拉力,不计空气阻力及一切摩擦.

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(1)在探究“合外力一定时,加速度与质量的关系”时要使实验成功,操作中必须满足      ;此实验中      (填“需要”或“不需要”)砂和砂桶的总质量m远小于小车和砝码的总质量M.

(2)实验时,先测出小车和砝码的总质量M,再让小车从靠近光电门甲处由静止开始运动,读出小车在两光电门间的运动时间t.改变M,测得多组M、t的值,建立坐标系描点画出图线.下列能直观得出“合外力一定时,加速度与质量成反比”的图线是图3中的      (单选题)

(3)若实验中抬高长木板的左端,使小车从靠近光电门乙处由静止开始运动,读出传感器的示数F和小车在两光电门之间的运动时间t,改变木板倾角测得多组数据,得到的F﹣满分5 manfen5.com的图线如图2示,若两光电门的距离L=0.80m,砂和砂桶的总质量m=0.34kg,取g=9.8m/s2,则图线的斜率为      (小数点后保留两位有效数字);若小车与长木板间的摩擦不能忽略,测得的图线斜率将        (填:变大、变小、不变).

 

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某同学利用如图所示的装置测量当地的重力加速度.实验步骤如下:

A.按装置图安装好实验装置;

B.用三角尺测量小球的直径 d;

C.用米尺测量悬线的长度 l;

D.让小球在竖直平面内小角度摆动.当小球经过最低点时开始计时,并计数为0,此后小球每经过最低点一次,依次计数1、2、3….当数到20时,停止计时,测得时间为 t;

E.多次改变悬线长度,对应每个悬线长度,都重复实验步骤C、D;

F.计算出每个悬线长度对应的 t 2

G.以 t 2 为纵坐标、l 为横坐标,作出 t 2﹣l 图象.

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(1)该同学根据实验数据,利用计算机作出 t 2﹣l

图象如图所示.根据图象拟合得到方程为:t 2=404.0l+3.5(s2).由此可以得出当地的重力加速度g=      m/s2.(取π 2=9.86,结果保留3位有效数字)

(2)图象没有过坐标原点的原因可能是:

A.不应在小球经过最低点时开始计时,应该在小球运动到最高点开始计时

B.开始计时后,不应记录小球经过最低点的次数,而应记录小球全振动的次数

C.不应作 t 2﹣l 图象,而应作 t﹣l 图象

D.不应作 t 2﹣l 图象,而应作 t 2﹣(l+满分5 manfen5.comd)图象.

 

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伽利略在研究自由落体运动规律时做了著名的斜面实验,实验中他将接近光滑的直木板槽倾斜固定,让铜球从木板槽顶端沿斜面由静止滑下,并用水钟测量铜球每次下滑的时间,研究铜球的运动路程s和时间t的关系,伽利略得到的结论是s∝      ,若将此实验结论做合理外推,也可适用于自由落体运动,其原因是铜球在斜面上运动的加速度     

A.与铜球质量成正比

B.与斜面倾角成正比

C.随斜面倾角的增大而增大

D.不随斜面倾角的变化而变化.

 

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在DIS描绘电场等势线的实验中.

(1)电源通过正负电极a、b在导电物质上产生的稳定电流分布模拟了由二个      产生的      ,用      探测等势点.

(2)(单选题)在安装实验装置时,正确的做法是

A.在一块平整木板上依次铺放复写纸、白纸、导电纸

B.导电纸有导电物质的一面应该向上

C.连接电源正负极的电极a、b必须与导电物质保持绝缘

D.连接电极a、b的电源电压为交流4﹣6V.

 

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如图,框架ABC由三根长度均为l、质量均为m的均匀细棒组成,A端用光滑铰链铰接在墙壁上.现用竖直方向的力F作用在C端,使AB边处于竖直方向且保持平衡,则力F的大小为      .若在C点施加的作用力改为大小为1.5mg、方向始终垂直于AC边的力F′,使框架从图示位置开始逆时针转动,运动过程中当框架具有最大动能时,力F′所做的功为     

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