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如图甲所示,陀螺可在圆轨道外侧旋转而不脱落,好像轨道对它施加了魔法一样,被称为 ...

如图甲所示,陀螺可在圆轨道外侧旋转而不脱落,好像轨道对它施加了魔法一样,被称为 魔力陀螺。它可等效为一质点在圆轨道外侧运动模型,如图乙所示。在竖直平面内固定的强磁性圆轨道半径为RAB两点分别为轨道的最高点与最低点。质点沿轨道外侧做完整的圆周运动,受圆轨道的强磁性引力始终指向圆心O且大小恒为F当质点以速率通过A点时,对轨道的压力为其重力的7倍,不计摩擦和空气阻力,重力加速度为g

(1)求质点的质量;

(2)质点能做完整的圆周运动过程中,若磁性引力大小恒定,试证明质点对AB两点的压力差为定值;

(3)若磁性引力大小恒为2F,为确保质点做完整的圆周运动,求质点通过B点最大速率。

 

(1) (2) (3) 【解析】【试题分析】对陀螺受力分析,分析最高点的向心力来源,根据向心力公式即可求解;在最高点和最低点速度最大的临界条件是支持力为0,根据向心力公式分别求出最高点和最低点的最大速度。 (1)在A点: ① 根据牛顿第三定律: ② 由①②式联立得: ③ (2)质点能完成圆周运动,在A点:根据牛顿第二定律: ④ 根据牛顿第三定律: ⑤ 在B点,根据牛顿第二定律: ⑥ 根据牛顿第三定律: ⑦ 从A点到B点过程,根据机械能守恒定律: ⑧ 由④⑤⑥⑦⑧联立得: 为定值,得到证明。 (3)在B点,根据牛顿第二定律: 当FB=0,质点速度最大, ⑨ 由③⑨⑩联立得:
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我国15”舰载机在辽宁号航空母舰上着舰成功。图(a)为利用阻拦系统让舰载机在飞行甲板上快速停止的原理示意图。飞机着舰并成功钩住阻拦索后,飞机的动力系统立即关闭,阻拦系统通过阻拦索对飞机施加一作用力,使飞机在甲板上短距离滑行后停止某次降落。以飞机着舰为计时零点,飞机在t=0.4s时恰好钩住阻拦索中间位置,其着舰到停止的速度一时间图线如图(b)所示。航母始终静止,飞机质量m=2×104kg, 假设空气阻力和甲板阻力之和f=2×104N。求:

(1)0.4s-2.5s时间内,飞行员所承受的加速度大小;

(2)0.4s-2.5s内某时刻阻拦索夹角为120°,求此刻阻拦索承受的张力大小。

 

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某同学要测量一均匀材料制成的圆柱形导体的电阻率ρ,步骤如下:

(1)用刻度尺测量其长度为L=60.15mm

(2)用螺旋测微器测量其直径如图,由图可知其直径为D=________mm

(3)先用欧姆表粗测该导体的电阻值,选择“×1”档,进行欧姆调零后,测量时表盘示数如图,该电阻阻值R=________Ω

(4)现用伏安法更精确地测量其电阻R,要求测量数据尽量精确,可供该同学选用的器材除开关、导线、待测圆柱形导体的电阻R外还有:

A.电压表V (量程015 V,内阻未知)

B.电流表A1(量程0200 mA,内阻r1= 6 Ω)

C.电流表A2(量程03 A,内阻r2= 0.1 Ω)

D.滑动变阻器R1(010 Ω,额定电流2 A)

E.滑动变阻器R2(01 kΩ,额定电流0.5 A)

F.定值电阻R3(阻值等于2 Ω)

G.电源E(E12V,内阻不计)

①实验中除了选择器材AFG外,电流表应选择 _____,滑动变阻器应选择_____(填写器材前面的字母);

②请画出实验电路图_____________

③某次测量中,所选择的电流表和电压表的读数为IU,该电阻R= _____________(用题中物理量的字母表示);

(5)该同学经多次测量,计算出圆柱形导体的电阻率ρ

 

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如图所示的装置,可用于探究恒力做功与动能变化的关系。水平轨道上安装两个光电门,光电门1和光电门2的中心距离s,挡光板的宽度d。滑块(含力传感器和挡光板)质量为M。细线一端与力传感器连接,另一端跨过定滑轮挂上砝码盘。实验步骤如下:

(1)先保持轨道水平,通过调整砝码盘里砝码的质量来平衡摩擦力,当滑块做匀速运动时传感器示数为F0

(2)增加砝码质量,使滑块加速运动,记录传感器示数。请回答:

①该实验____________(填需要不需要)满足砝码和砝码盘的总质量m远小于M

②滑块与水平桌面的动摩擦因数μ=______________ (用F0M重力加速度g来表示);

③某次实验过程:力传感器的读数F,滑块通过光电门1和光电门2的挡光时间分别为t1t2;小车通过光电门2后砝码盘才落地。该实验需验证滑块的动能改变与恒力做功的关系的表达式是 ____________________________________(用题中物理量字母表示)。

 

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如图所示,空间存在一匀强电场,平行实线为该电场等势面,其方向与水平方向间的夹角为30°,AB与等势面垂直,一质量为m,电荷量为q的带正电小球,以初速度v0A点水平向右抛出,经过时间t小球最终落在C点,速度大小仍是v0,且AB=BC,重力加速度为g,则下列说法中正确的是 (       )

A. 电场方向沿A指向B    B. 电场强度大小为

C. 小球下落高度    D. 此过程增加的电势能等于

 

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如图所示,圆心在O点、半径为R的光滑圆弧轨道ABC竖直固定在水平桌面上,OCOA的夹角为60°,轨道最低点A与桌面相切。一足够长的轻绳两端分别系着质量为m1m2的两小球(均可视为质点),挂在圆弧轨道光滑边缘C的两边,开始时m1位于C点,从静止释放,在m1C点下滑到A 点的过程中(       )

A. m1的速度始终不小于m2的速度

B. 重力对m1做功的功率先增大后减少

C. 轻绳对m2做的功等于m2的机械能增加

D. m1恰好能沿圆弧下滑到A点,则m1m2

 

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