如图所示,一轻杆上端可以绕固定的水平轴O无摩擦转动,轻杆下端固定一个质量为m的小球(可视为质点),开始时轻杆竖直静止.现用力F=mg垂直作用于轻杆的中点,使轻杆

如图所示,一轻杆上端可以绕固定的水平轴O无摩擦转动,轻杆下端固定一个质量为m的小球(可视为质点),开始时轻杆竖直静止.现用力F=mg垂直作用于轻杆的中点,使轻杆

题型:闵行区二模难度:来源:
如图所示,一轻杆上端可以绕固定的水平轴O无摩擦转动,轻杆下端固定一个质量为m的小球(可视为质点),开始时轻杆竖直静止.现用力F=mg垂直作用于轻杆的中点,使轻杆转动,转动过程保持力F与轻杆垂直,当轻杆转过的角度θ=______时,质点m的速度最大.若从轻杆竖直静止开始保持F=mg,且始终水平作用于轻杆的中点,则杆能转过的最大角度θm=______.魔方格
答案
(1)力F=mg垂直作用于轻杆的中点,当轻杆转过的角度θ时,重力力矩等于F力矩,此时速度最大,
则有:
1
2
mgL=mgLsinθ

解得sinθ=
1
2

所以θ=30°
(2)杆转到最大角度时,速度为零,根据动能定理得:
1
2
mv2=
1
2
FL-mgLsinθ

所以
1
2
FLsinθ-mgL(1-cosθ)
=0-0
即:
1
2
mgLsinθ-mgL(1-cosθ)
=0
解得:θ=53°
故答案为:30°;53°
举一反三
如图,固定于竖直面内的粗糙斜杆,与水平方向夹角为30°,质量为m的小球套在杆上,在大小不变的拉力作用下,小球沿杆由底端匀速运动到顶端.为使拉力做功最小,拉力F与杆的夹角α=______,拉力大小F=______.魔方格
题型:上海难度:| 查看答案
如图(a)所示,宽为L=0.3m的矩形线框水平放置,一根金属棒放在线框上与线框所围的面积为0.06m2,且良好接触,线框左边接一电阻R=2Ω,其余电阻均不计.现让匀强磁场垂直穿过线框,磁感应强度B随时间变化的关系如图(b)所示,最初磁场方向竖直向下.在0.6s时金属棒刚要滑动,此时棒受的安培力的大小为______N;加速度的方向向______.(填“左”、“右”)魔方格
题型:卢湾区模拟难度:| 查看答案
如图所示,一带电为+q质量为m的小球,从距地面高h处以一定的初速水平抛出,在距抛出点水平距离为L处有根管口比小球略大的竖直细管,管的上口距地面
h
2
.为了使小球能无碰撞地通过管子,可在管子上方整个区域内加一水平向左的匀强电场,求:
(1)小球的初速度;
(2)应加电场的场强;
(3)小球落地时的动能.魔方格
题型:不详难度:| 查看答案
如图所示,质量为m的物体置于水平地面上,所受水平拉力F在2s时间内的变化图象如图甲所示,其运动的速度图象如图乙所示,g=10m/s2.下列说法正确的是(  )

魔方格
A.物体和地面之间的动摩擦因数为0.1
B.水平拉力F的最大功率为10W
C.2s末物体回到出发点
D.2s内物体的加速度不变
题型:不详难度:| 查看答案
如图所示,两根光滑的平行金属导轨MN、PQ处于同一水平面内,相距L=0.5m,导轨的左端用R=3Ω的电阻相连,导轨电阻不计,导轨上跨接一电阻r=1Ω的金属杆ab,质量m=0.2kg,整个装置放在竖直向下的匀强磁场中,磁感应强度B=2T,现对杆施加水平向右的拉力F=2N,使它由静止开始运动,求:
(1)杆能达到的最大速度为多大?最大加速度为多大?
(2)杆的速度达到最大时,a、b两端电压多大?此时拉力的瞬时功率多大?
(3)若已知杆从静止开始运动至最大速度的过程中,R上总共产生了10.2J的电热,则此过程中拉力F做的功是多大?此过程持续时间多长?
(4)若杆达到最大速度后撤去拉力,则此后R上共产生多少热能?其向前冲过的距离会有多大?魔方格
题型:不详难度:| 查看答案
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