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(20分)如图所示,竖直放置的质量为4m,,长为L的圆管顶端塞有一个质量为m的弹...

(20分)如图所示,竖直放置的质量为4m,,长为L的圆管顶端塞有一个质量为m的弹性圆球,球和管间的滑动摩擦力和最大静摩擦力大小均为4mg.圆管从下端离地面距离为H处自由落下,落地后向上弹起的速度与落地时速度大小相等。试求:

(1)圆管弹起后圆球不致滑落,L应满足什么条件;

(2)圆管上升的最大高度是多少;

(3)圆管第二次弹起后圆球不致滑落,L又应满足什么条件。

 

(1);(2) (3) 【解析】 试题分析:(1)取竖直向下为正方向,则:球与管第一次碰地前的瞬时速度(2分) 碰地后瞬间,管的速度,球的速度。球相对管的速度 碰后,管受重力作用及向下的摩擦力作用,加速度a管 = 2g ;球受重力和向上的摩擦力作用,加速度a球 =-3g 。球相对管的加速度a相 =-5g 以管为参考系,则球与管相对静止前,球相对管下滑的距离为:(2分) 要使球不滑出圆管,应满足:(2分) (2)设管从碰地到它弹到最高点所需时间为t1(设球与管这段时间内摩擦力方向不变),则: (2分) 设管从碰地到与球相对静止所需的时间为t2,则: (2分) 因为t1>t2,说明球与管先达到相对静止,再以共同速度上升到最高点。设球和管达相对静止时的高度为,共同速度为,则: (2分) (2分) 此后,球和管以初速度竖直上抛。设再上升的高度为,则: (2分) 因此,管上升的最大高度 (2分) (3)当球与管第二次共同下落时,离地高度为,球距管顶.类比第(1)问可解出两者在第二次反弹中发生的相对位移:(2分) 则当时,球不会滑出管外,即:(2分) 考点:本题考查自由落体运动、竖直上抛运动、匀变速直线运动的规律、牛顿第二定律。  
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考点分析:
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(16分)如图甲所示,两平行金属板间距为2l,极板长度为4l,两极板间加上如图乙所示的交变电压(t=0时上极板带正电)。以极板的中心线OO1为x轴建立坐标系,现在平行板左侧人口正中部有宽度为l的电子束以平行于x轴的初速度v0从t=0时不停地射入两板间。已知电子都能从右侧两板间射出,射出方向都与x轴平行,且有电子射出的区域宽度为2l.电子质量为m,电荷量为e,忽略电子之间的相互作用力。

(1)求交变电压的周期T和电压U0的大小;

(2)在电场区域外加垂直纸面的圆形有界匀强磁场,可使所有电子经过圆形有界匀强磁场均能会聚于(6l,0)点,求所加磁场磁感应强度B的最大值和最小值。

 

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14分)在某一个探究实验中,实验员将某物体以某一确定的初速率v0,沿斜面向上推出(斜面足够长且与水平方向的倾角θ可调节)设物体在斜面上能达到的最大位移为Sm.实验测得Sm与斜面倾角θ的关系如右图所示,g10m/s2,求:物体的初速率v0和物体与斜面间的动摩擦因数μ

 

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(12分)用伏安法测电阻时,由于电压表、电流表内阻的影响,使得测量结果总存在误差,而按图所示电路进行测量,则由电压表、电流表内阻所造成的误差可消除。

(1)请你简要写出还未完成的主要操作步骤,并用字母表达出相应的测量值。

①闭合开关S1,开关S2接2,调节Rp,读出电流表和电压表的示数I2、U2.

②保持Rp不变,___________________________

(2)请你推导出待测电阻的表达式____________________

(3)用实线代表导线,将图中的器材按电路图连成测量电路。

 

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(6)下面是关于验证力的平行四边形定则的实验。

(1)某同学的实验操作主要步骤如下:

A.在桌上放一块方木板,在方木板上铺一张白纸,用图钉把白纸钉在方木板上;

B.用图钉把橡皮筋的一端固定在板上的A点在橡皮筋的另一端拴上两条细绳,细绳的另外一端系着绳套;

C.用两个弹簧测力计分别钩住绳套,互成角度地拉橡皮筋,使橡皮筋伸长,结点到达某一位置O,记录下O点的位置,督促两个弹簧测力计的示数;

D.按选好的标度,用铅笔盒刻度尺作出两只弹簧测力计的拉力F1F2的图示,并用平行四边形定则求出合力F;

E.只用一个弹簧测力计,通过细绳套拉橡皮筋使其伸长,读出弹簧测力计的示数,记下细绳的方向,按照同一标度作出这个力的图示;

F.比较力F的大小和方向,看它们是否相同,得出结论。

上述步骤中,有重要遗漏的步骤的序号是____________________

(2)如图为利用实验记录的结果作出的图,则图中的_______是力F1F2的合力理论值,______是力F1F2的等效合力的实际测量值。

(3)如果某同学实验中测出F1>F2的同时,还用量角器测量出F1F2的夹角为75°。然后做出如下的几个推断,其中正确的是____

A.将F2转动一定的角度,可以使合力F的方向不变

B.将F2转动一定的角度,可以使合力F的方向不变

C.保持F1的大小和方向,将F2逆时针转动30°,可以使合力F的大小和方向都不变

D.只有保持F1F2的大小不变,同时转动一定的角度,才可能使合力的大小和方向都不变

 

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如图所示,AB杆以恒定角速度绕A点转动,并带动套在水平杆OC上的质量为M的小环运动,运动开始时,AB杆在竖直位置,则小环M的加速度将(       )

A.逐渐增大    B.先减小后增大   C.先增大后减小   D.逐渐减小

 

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