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在“用圆锥摆验证向心力的表达式”实验中,如图甲所示,细绳的悬点刚好与一竖直放置的刻度尺零刻度线对齐.将画着几个同心圆的白纸置于水平桌面上,使钢球静止时刚好位于圆心.用手带动钢球,调整白纸的位置,设法使球刚好沿纸上某个半径为r的圆做圆周运动,钢球的质量为m,重力加速度为g.

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  1. (1) 用秒表记录运动n圈的总时间为t,那么小球做圆周运动需要的向心力表达式为Fn=.
  2. (2) 通过刻度尺测得小球运动轨道平面距悬点的高度为h,那么小球做圆周运动中外力提供的向心力表达式为F=;
  3. (3) 改变小球做圆周运动的半径,多次实验,得到如图乙所示的 关系图象为一直线时,可以达到粗略验证向心力表达式的目的,该图线的斜率表达式为k=.
如图所示,B为竖直圆轨道的左端点,它和圆心O的连线与竖直方向的夹角为α.一小球在圆轨道左侧的A点以速度v0平抛,恰好沿B点的切线方向进入圆轨道.已知重力加速度为g,则AB之间的水平距离为(   )

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A . B . C . D .
如图所示,小球A在光滑的半径为R的圆形槽内做匀速圆周运动,当它运动到图中a点时,在圆形槽中b点正上方h处,有一小球B沿ba方向以某一初速度v0水平抛出,结果恰好在a点与A球相碰,求:

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  1. (1) B球抛出时的水平初速度;
  2. (2) A球运动的线速度如何表示?
如图所示,光滑水平面上一质量为M、长为L的木板右端紧靠竖直墙壁。质量为m的小滑块(可视为质点)以水平速度v0滑上木板的左端,滑到木板的右端时速度恰好为零。

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  1. (1) 求小滑块与木板间的摩擦力大小;
  2. (2) 现小滑块以某一速度v滑上木板的左端,滑到木板的右端时与竖直墙壁发生弹性碰撞,然后向左运动,刚好能够滑到木板左端而不从木板上落下,试求v的大小。
2020年4月24日,国家航天局宣布,我国行星探测任务命名为“天问”,首次火星探测任务命名为“天问一号”。已知万有引力常量 ,为计算火星的质量,需要测量的数据是(   )
A . 火星表面的重力加速度 和火星绕太阳做匀速圆周运动的轨道半径 B . 火星绕太阳做匀速圆周运动的轨道半径 和火星的公转周期 C . 某卫星绕火星做匀速圆周运动的周期 和火星的半径 D . 某卫星绕火星做匀速圆周运动的轨道半径 和公转周期
“研究平抛物体的运动”实验的装置如图甲所示。钢球从斜槽上滚下,经过水平槽飞出后做平抛运动。每次都使钢球从斜槽上同一位置由静止滚下,在小球运动轨迹的某处用带孔的卡片迎接小球,使球恰好从孔中央通过而不碰到边缘,然后对准孔中央在白纸上记下一点。通过多次实验,在竖直白纸上记录钢球所经过的多个位置,用平滑曲线连起来就得到钢球做平抛运动的轨迹。

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①实验所需的器材有:白纸、图钉、平板、铅笔、弧形斜槽、小球、重锤线、有孔的卡片,除此之外还需要的一项器材是

A.天平B.秒表C.刻度尺

②如下图所示是在实验中记录的一段轨迹。g取10m/s2 , 则小球平抛的初速度v0m/s,小球抛出点的位置坐标x=cm,y=cm。

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③一同学在实验中采用了如图丙所示的方法,主要步骤如下:

a.在一块平木板上钉上复写纸和白纸,然后将其竖直立于斜槽轨道末端槽口前,木板与槽口之间有一段距离,并保持板面与轨道末端的水平段垂直

b.使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止滚下,小球撞到木板在白纸上留下痕迹A

c.将木板沿水平方向向右平移一段距离x,再使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止滚下,小球撞到木板在白纸上留下痕迹B

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d.将木板再水平向右平移同样距离x,使小球仍从斜槽上紧靠挡板处由静止滚下,再在白纸上得到痕迹C

该同学对上述实验过程进行了深入的研究,并得出如下的结论,其中正确的是(单选)。

A.小球打在B点时的动量与打在A点时的动量的差值为 ,小球打在C点时的动量与打在B点时动量的差值为 ,则应有

B.小球打在B点时的动量与打在A点时的动量的差值为 ,小球打在C点时的动量与打在B点时动量的差值为 ,则应有

C.小球打在B点时的动能与打在A点时的动能的差值为 ,小球打在C点时的动能与打在B点时动能的差值为 ,则应有

D.小球打在B点时的动能与打在A点时的动能的差值为 ,小球打在C点时的动能与打在B点时动能的差值为 ,则应有

某同学设计了一个研究平抛运动的实验,为了确定小球在不同时刻所通过的位置,实验时用如图所示的装置,将一块平板钉上复写纸和白纸,竖直立于槽口前某处,将小球从斜槽上由静止释放,小球撞在平板上留下痕迹A;将木板向后平移距离x,再将小球从斜槽上同一位置由静止释放,小球撞在木板上留下痕迹B;再将木板向后平移距离x,将小球还从斜槽同一位置由静止释放,得到痕迹C。

  1. (1) 下列关于实验的说法中不正确的是______;
    A . 斜槽轨道越光滑误差越小 B . 小球的质量越大体积越小,实验误差越小 C . 斜槽末端应保持水平 D . 小球在斜槽上由同一位置释放的目的是保证平抛的初速度相等
  2. (2) 测量木板每次平移距离x以及AB间距离h1、AC间距离h2 , 当地重力加速度为g,计算小球的初速度表达式为
如图所示,长 的轻质绝缘细绳上端固定,下端连接一个可视为质点的带电小球,小球静止在水平向右的匀强电场中,绳与竖直方向的夹角 。已知小球所带电荷量 ,匀强电场的场强 ,取重力加速度 ,求:

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  1. (1) 小球的质量
  2. (2) 在绳子伸直状态下将小球拉到绳与竖直方向的夹角为 的位置由静止释放,小球回到原来静止位置时的动能。
如图为皮带传动装置。点 分别为右侧两个共轴的轮缘上的点, 为左侧轮缘上的点,三个点到各自轮圆心的距离之比为 ,则 三个点的线速度之比为, 角速度之比为(皮带不打滑 )。

如图甲所示的空间直角坐标系Oxyz中,分界面P、荧光屏Q均与平面Oxy平行,分界面P把空间分为区域Ⅰ和区域II两部分,分界面P与平面Oxy间的距离为L,z轴与分界面P相交于 。区域Ⅰ空间中分布着沿y轴正方向的匀强电场,区域Ⅱ空间中分布有沿x轴正方向和z轴正方向的磁场,磁感应强度大小均为 ,变化规律如图乙所示。两个电荷量均为q、质量均为m的带正电粒子A、B在y轴负半轴上的两点沿z轴正方向先后射出,经过区域Ⅰ,两粒子均打到 点,其中粒子A到达 点时速度大小为 ,方向与z轴正方向成 角;在O点有一特殊的粒子处理器,使A、B粒子只保留垂直z方向的速度,并且同时从 点射出,以粒子在 点射出时的时刻为 时刻,再经过区域Ⅱ,其中粒子A刚好打到荧光屏Q上,粒子B在 时打在荧光屏上形成一个亮点。粒子所受重力忽略不计,不考虑场的边缘效应及相对论效应,求:

  1. (1) 区域Ⅰ内电场强度E的大小;
  2. (2) 分界面P与荧光屏Q之间的距离d;
  3. (3) A、B粒子在y轴上出发时的坐标之比
如图所示,在竖直平面内固定一半径为R、圆心为O的绝缘光滑圆轨道,AB为竖直直径,轨道处于电场强度大小为E、方向水平向左的匀强电场中。一质量为m的带正电小球(视为质点)静止在圆轨道内的C点,OC与OB的夹角θ=53°。重力加速度大小为g,取sin53°=0.8,cos53°=0.6,不计空气阻力。

  1. (1) 求小球所带的电荷量q;
  2. (2) 若撤去电场,求小球通过B点时对轨道压力的大小;
  3. (3) 若给小球一个初速度,小球恰好能沿圆轨道做完整的圆周运动,求小球运动过程中的最小速度vmin
在学完了《平抛运动》后,求真班某研究小组设计了一种“用一把尺子测定动摩擦因数”的创新实验方案。如图所示,A是可固定于水平桌面上任意位置的滑槽(滑槽末端与桌面相切),B是质量为m的滑块(可视为质点)。

第一次实验,如图(a)所示,将滑槽末端与桌面右端M对齐并固定,让滑块从滑槽最高点由静止滑下,最终落在水平地面上的P点,测出滑槽最高点距离桌面的高度h、M距离地面的高度H、M与P间的水平距离x1

第二次实验,如图(b)所示,将滑槽沿桌面向左移动一段距离并固定,让滑块B再次从滑槽最高点由静止滑下,最终落在水平地面上的P′点,测出滑槽末端与桌面右端M的距离L、M与P′间的水平距离x2

  1. (1) 在第一次实验中,滑块在滑槽末端时的速度大小为。(用实验中所测物理量的符号表示,已知重力加速度为g)。
  2. (2) 通过上述测量和所学的牛顿运动定律的应用,该研究小组可求出滑块与桌面间的动摩擦因数μ的表达式为
  3. (3) 若实验中测得h=15cm、H=25cm、x1=30cm、L=15cm、x2=20cm,则滑块与桌面间的动摩擦因数μ=。(结果用分数表示)
近期,俄乌局势紧张,双边冲突不断。如图为某次战斗中轰炸机投弹情景,假设轰炸机水平匀速飞行过程中每隔相同时间投下一颗炸弹至一片平地,忽略空气阻力,则(   )

A . 在空中任何时刻炸弹总是排成抛物线,炸弹落地点是等间距的 B . 在空中任何时刻炸弹总是排成抛物线,炸弹落地点不是等间距的 C . 在空中任何时刻炸弹总在飞机正下方排成竖直直线,炸弹落地点是等间距的 D . 在空中任何时刻炸弹总在飞机正下方排成竖直直线,炸弹落地点不是等间距的
如图所示,在真空中,一带负电的小球电荷量为 , 固定在倾角为的光滑固定绝缘细杆下端点,让另一穿在杆上的质量为、电荷量为的带正电小球从点由静止释放,当带正电小球运动到杆的中点时速度大小为。已知点距点的高为 , 静电力常量为 , 重力加速度为 , 整个装置处于真空中。求:

  1. (1) 带正电小球刚被释放时的受到的合外力的大小;
  2. (2) 从释放带正电小球到其运动到杆的中点的过程中,静电力做的功。
某同学设计了一款益智类的儿童弹射玩具,模型如图所示,一个可以看成质点的物体压缩弹簧后由静止释放,在弹力作用下物体获得某一速度后从A点脱离弹簧(A点左侧轨道光滑),经过长度L=3m、动摩擦因数=0.15的粗糙水平面AB,到B点时速度vB=4m/s,再经过一段竖直放置的光滑半圆形(半径R的大小可以调节,始终与水平面相切于B点)导轨BC之后,并从C点水平抛出,最后落在水平面上。物体质量m=2kg,不计空气阻力。求:

  1. (1) 最初弹簧储存的弹性势能Ep=?
  2. (2) 物体能从C处水平抛出时,半圆形轨道半径的最大值Rx=?
  3. (3) 半径R为多少时,物体从C点平抛后的水平位移x最大?并求出水平位移的最大值xm=?
如图所示,竖直平面内,长为L=2m的水平传送带AB以v=5m/s顺时针传送,其右下方有固定光滑斜面CD,斜面倾角θ=37°,顶点C与传送带右端B点竖直方向高度差h=0.45m,下端D点固定一挡板.一轻弹簧下端与挡板相连,上端自然伸长至E点,且C、E相距0.4m,现让质量m=2kg的小物块以v0=2m/s的水平速度从A点滑上传送带,小物块传送至B点,物块离开B点后所受空气阻力不计,恰好与斜面无碰撞滑上斜面,弹簧的最大压缩量是△x=0.2m.取重力加速度g=10m/s2 . 求:

  1. (1) 传送带与小物块间的动摩擦因数μ;
  2. (2) 由于传送物块电动机对传送带所做的功;
  3. (3) 弹簧的最大弹簧性势能.
2022年北京将举行第24届冬季奥运会,跳台滑雪是热门项目。跳台滑雪可简化为如下示意图,运动员从平台末端a点以某一初速度水平滑出,在空中运动一段时间后落在足够长的斜坡上b点,不考虑空气阻力,视运动员为质点,则运动员在空中运动过程中(   )

A . 在相等的时间间隔内,竖直方向下落高度相等 B . 在相等的时间间隔内,速度的改变量相等 C . 若斜坡的倾角为30°,则运动员刚落到b点时的速度与初速度的夹角为60° D . 若初速度加倍,则在空中运动的时间也加倍,落点到a点的距离也加倍
如图所示,一弹射游戏装置由安装在水平台面上的固定弹射器、水平直轨道AB,圆心为O1的竖直半圆轨道BCD、圆心为O2的竖直半圆管道DEF,倾斜直轨道FG及弹性板等组成,轨道各部分平滑连接。已知滑块质量m=0.02kg(可视为质点),轨道BCD的半径R=0.9m,管道DEF的半径r=0.1m,滑块与轨道FG间的动摩擦因数μ=0.75,其余各部分轨道均光滑,轨道FG的长度l=1m,倾角θ=37°,弹射器中弹簧的弹性势能最大值Epm=1J,滑块与弹簧作用后,弹簧的弹性势能完全转化为滑块动能,滑块与弹性板作用后以等大速率弹回。(sin37°=0.6,cos37°=0.8)

  1. (1) 在某次游戏中滑块第1次运动到与O1等高的C点时的速度v1=2m/s,求弹簧的弹性势能Ep;
  2. (2) 要使滑块不脱离轨道,求滑块第1次经过管道DEF的最高点F时对轨道的弹力FN至少多大;
  3. (3) 若滑块在运动过程中不脱离轨道且最终停在轨道FG上,求弹簧的弹性势能Ep的取值范围。
频闪摄影是研究变速运动常用的实验手段。在暗室中,照相机的快门处于常开状态,频闪仪每隔一定时间发出一次短暂的强烈闪光,照亮运动的物体,于是胶片上记录了物体在几个闪光时刻的位置。某物理小组利用图甲所示装置探究平抛运动规律。他们分别在该装置正上方A处和右侧正前方B处安装了频闪仪器并进行了拍摄,得到的频闪照片如图乙,O为抛出点,P为运动轨迹上某点。则根据平抛运动规律分析下列问题:

  1. (1) 图乙中,摄像头B所拍摄的频闪照片为[选填“(a)”或“(b)”]
  2. (2) 测得图乙(a)中0P距离为125cm,(b)中0P距离为50cm,g取10m/s2 , 则频闪仪的闪光间隔时间为s,小球做平抛运动的初速度大小应为m/s。
质量为20kg的小朋友在荡秋千,若小朋友重心到圆心的距离为2.5m,运动到最低点时速度大小为4m/s,则此时他所需要的向心力大小为 (   )

A . 32N B . 64N C . 72N D . 128N