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16.如圖所示,是一游樂場中的驚險刺激的高空“飛天輪”項目的模擬示意圖.已知繩長為a,水平桿長為b,小球質(zhì)量為m,整個裝置可繞豎直軸轉(zhuǎn)動,最后保持繩子與豎直方向成θ角,重力加速度為g,試求:
(1)此時繩子對小球的拉力為多大?
(2)此時裝置旋轉(zhuǎn)的角速度為多少?
(3)該小球轉(zhuǎn)動一圈的時間要多長?

分析 (1)球在豎直方向力平衡,求解繩的拉力大小;
(2)球在水平面內(nèi)做勻速圓周運動,由重力mg和繩的拉力F的合力提供向心力,由牛頓第二定律求解角速度;
(3)根據(jù)T=2πω求解周期.

解答 解:(1)球在豎直方向力平衡,則有:
Tcosθ=mg
解得:
T=mgcosθ
(2)圓周運動半徑r=b+asinθ
由向心力公式得:mgtanθ=mω2r
解得:ω=gtanθb+asinθ
(3)該小球轉(zhuǎn)動一圈的時間T=2πω=2πb+asinθgtanθ
答:(1)此時繩子對小球的拉力為mgcosθ;
(2)此時裝置旋轉(zhuǎn)的角速度為gtanθb+asinθ;
(3)該小球轉(zhuǎn)動一圈的時間為2πb+asinθgtanθ

點評 本題是圓錐擺問題,關鍵分析小球的受力情況和運動情況,容易出錯的地方是圓周運動的半徑r=Lsinθ,難度不大,屬于基礎題.

練習冊系列答案
相關習題

科目:高中物理 來源: 題型:解答題

6.在“測定金屬絲的電阻率”的實驗中:

(1)如圖所示,用螺旋測微器測量的金屬絲直徑為0.700mm.
(2)在用伏安法測量金屬絲的電阻(約為10Ω)時,備有下列器材:
A.量程為0~0.6A,內(nèi)阻為0.5Ω的電流表;
B.量程為0~3A,內(nèi)阻為0.1Ω的電流表;
C.量程為0~3V,內(nèi)阻為6kΩ的電壓表;
D.量程為0~15V,內(nèi)阻為30kΩ的電壓表;
E.阻值為0~1kΩ,額定電流為0.5A的滑動變阻器;
F.阻值為0~10Ω,額定電流為2A的滑動變阻器;
G.蓄電池6V;
H.開關一個,導線若干.
為了盡可能提高測量精度,且要求測量多組實驗數(shù)據(jù),電流表應選用A;電壓表應選用C;滑動變阻器應選用F.(只填字母代號)
(3)在答題卡的方框內(nèi)畫出符合要求的實驗電路圖.

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科目:高中物理 來源: 題型:解答題

7.如圖甲為一電學實驗的實物連線圖,該實驗可用來測量待測電阻Rx的阻值(約50Ω),圖中V1的量程為15V,V2的量程為3V,內(nèi)阻都很大,電源電動勢E=12V,完成下列填空:
 
(1)為保護電學儀表,開關S閉合前,滑動變阻器R的滑片應調(diào)到最右端.(填“最左端”、“最右端”或“中間”)
(2)實驗中電阻箱各旋鈕的位置如圖乙所示,電阻箱R1的阻值是R1=150.0.
(3)實驗中保持電阻箱旋鈕位置不變,多次改變滑動變阻器的滑片位置,記下兩個電壓表的多組示數(shù)U1和U2,以U1為橫坐標,U2為縱坐標,作為相應圖線,如圖丙所示.
(4)根據(jù)U2-U1圖線的斜率k及電阻箱的阻值R1,寫出待測電阻Rx的表達式Rx=kR11k
(5)關于此實驗產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的原因及結(jié)果分析,以下說法正確的是D.
A.V1內(nèi)阻影響,測得Rx偏大      B.V1內(nèi)阻影響,測得Rx偏小
C.V2內(nèi)阻影響,測得Rx偏大      D.V2內(nèi)阻影響,測得Rx偏小.

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科目:高中物理 來源: 題型:解答題

4.圖(甲)是磁懸浮實驗車與軌道示意圖,圖(乙)是固定在車底部金屬框abcd(車廂與金屬框絕緣)與軌道上運動磁場的示意圖.水平地面上有兩根很長的平行直導軌PQ和MN,導軌間有豎直(垂直紙面)方向等間距的勻強磁場Bl和B2,二者方向相反.車底部金屬框的ad邊寬度與磁場間隔相等,當勻強磁場Bl和B2同時以恒定速度v0沿導軌方向向右運動時,金屬框會受到磁場力,帶動實驗車沿導軌運動.設金屬框垂直導軌的ab邊長L=0.20m、總電阻R=l.6Ω,實驗車與線框的總質(zhì)量m=2.0kg,磁場Bl=B2=1.0T,磁場運動速度v0=10m/s.已知懸浮狀態(tài)下,實驗車運動時受到恒定的阻力f=0.20N,求:

(1)設t=0時刻,實驗車的速度為零,求金屬框受到的磁場力的大小和方向;
(2)求實驗車的最大速率vm;
(3)實驗車以最大速度做勻速運動時,為維持實驗車運動,外界在單位時間內(nèi)需提供的總能量?
(4)假設兩磁場由靜止開始向右做勻加速運動來起動實驗車,當兩磁場運動的時間為t=30s時,實驗車正在向右做勻加速直線運動,此時實驗車的速度為v=4m/s,求由兩磁場開始運動到實驗車開始運動所需要的時間t0

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

11.小王練習接排球.排球網(wǎng)高h1=2.0m,接球點距地面高h2=0.2m,距球網(wǎng)水平距離S=4.8m.忽略空氣阻力.接球后,球剛好水平過網(wǎng),則球離開小王手時的速度大小為(  )
A.6m/sB.8m/sC.10m/sD.12m/s

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科目:高中物理 來源: 題型:解答題

1.如圖,勻強磁場的磁感應強度B=0.5T,邊長為L=10cm的正方形線圈abcd共100匝,線圈電阻r=1Ω,線圈繞垂直于磁感線的軸勻速轉(zhuǎn)動.ω=2πrad/s,外電路電阻R=4Ω.
求:(1)由圖示位置轉(zhuǎn)過120°角時,感應電動勢的大��;
(2)線圈轉(zhuǎn)動一周在電阻R上產(chǎn)生的熱量;
(3)在轉(zhuǎn)過60°角的過程中通過電阻R的電荷量為多少.

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科目:高中物理 來源: 題型:解答題

8.如圖所示,細繩一端系著質(zhì)量m=0.1kg的小物塊A,置于光滑水平臺面上;另一端通過光滑小孔O與質(zhì)量M=0.5kg的物體B相連,B靜止于水平地面上(g=10m/s2
(1)當物塊A以O為圓心做半徑r=0.2m的勻速圓周運動時,地面對B的支持力FN=3.0N,求物塊A的線速度和角速度的大��?
(2)當物塊A的角速度為多大時,B物體將要離開地面?

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

5.如圖所示,N匝矩形導線框,以角速度ω在磁感應強度為B的勻強磁場中,繞軸OO′轉(zhuǎn)動,線框面積為S,線框的電阻、電感均不計,外電路接有電阻R,理想電流表和二極管D.二極管D具有單向?qū)щ娦裕凑螂娮铻榱�,反向電阻為無窮大.則下列說法正確的是( �。�
A.交流電流表的示數(shù)I=ω2RNBS
B.R兩端的電壓有效值為U=ω2NBS
C.一個周期內(nèi)通過R的電荷量為q=2BSR
D.線框位于圖示位置時,電流表的示數(shù)為0

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

6.以下敘述不正確的是( �。�
A.伽利略在研究自由落體運動時運用了實驗和邏輯推理相結(jié)合的方法
B.奧斯特通過理想實驗,推理出電流周圍存在磁場
C.根據(jù)速度定義式v=xt,當△t非常小時,xt就可以表示物體在該時刻的瞬時速度,該定義應用了極限思想方法
D.交流感應電動機是利用電磁驅(qū)動的原理工作的

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