如圖，質(zhì)量為0.5kg的小杯里盛有1kg的水，用繩子系住小杯在豎直平面內(nèi)做“水流星”表演，轉(zhuǎn)動(dòng)半徑為1m，g取10m/s．求：
（1）為使小杯經(jīng)過(guò)最高點(diǎn)時(shí)水不流出，在最高點(diǎn)時(shí)最小速率是多少？
（2）當(dāng)水杯在最高點(diǎn)速率V2=5m/s時(shí)，在最高點(diǎn)時(shí)，繩的拉力？
分析：（1）為使小杯經(jīng)過(guò)最高點(diǎn)時(shí)水不流出，水恰好能過(guò)最高點(diǎn)，此時(shí)的受力的條件是只有重力作為向心力，速率最小，根據(jù)牛頓第二定律求出最小速率．
（2）當(dāng)水杯在最高點(diǎn)速率V2=5m/s時(shí)，以水和杯子整體為研究對(duì)象，分析受力分析，確定圓周運(yùn)動(dòng)所需要的向心力是由哪個(gè)力提供的，由牛頓第二定律求解．
解答：解：（1）小杯經(jīng)過(guò)最高點(diǎn)時(shí)水恰好不流出時(shí)，此時(shí)杯對(duì)水的壓力為零，只有水的重力作為向心力，則得：
  mg=m
v2
R

則得在最高點(diǎn)的最小速率為v=
gR
=
10
m/s
（2）在最高點(diǎn)時(shí)，以水和杯子整體為研究對(duì)象，根據(jù)牛頓第二定律得：（M+m）g+T=（M+m）
v
2
2
R

則得繩子的拉力為T=M
v
2
2
R
-Mg=1.5×
52
1
-1.5×10=22.5N
答：
（1）為使小杯經(jīng)過(guò)最高點(diǎn)時(shí)水不流出，在最高點(diǎn)時(shí)最小速率是
10
m/s．
（2）當(dāng)水杯在最高點(diǎn)速率V2=5m/s時(shí)，在最高點(diǎn)時(shí)，繩的拉力是22.5N．
點(diǎn)評(píng)：水桶在豎直面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)向心力的來(lái)源是解決題目的重點(diǎn)，分析清楚哪一個(gè)力做為向心力，再利用向心力的公式可以求出來(lái)，必須要明確的是當(dāng)水桶恰好能過(guò)最高點(diǎn)時(shí)，只有水的重力作為向心力，此時(shí)水恰好流不出來(lái)．
練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來(lái)源： 題型：閱讀理解

（1）以下有關(guān)高中物理實(shí)驗(yàn)的一些描述中，正確的是
AC
AC

A．在“研究平拋運(yùn)動(dòng)”實(shí)驗(yàn)中，需要用重錘線確定豎直方向
B．在“用油膜法測(cè)分子直徑的大小”的實(shí)驗(yàn)中應(yīng)直接將純油酸滴入水中
C．在“用單擺測(cè)定重力加速度”實(shí)驗(yàn)中，如果擺長(zhǎng)測(cè)量無(wú)誤．測(cè)得的g值偏小，其原因可能是將全振動(dòng)的次數(shù)N誤計(jì)為N-1
D．在“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，需要用天平測(cè)物體的質(zhì)量
E．在“用描跡法畫出電場(chǎng)中平面上的等勢(shì)線”的實(shí)驗(yàn)中，導(dǎo)電紙上形成的是兩等量異種點(diǎn)電荷的靜電場(chǎng)．
（2）（12分）某興趣小組為了測(cè)量一待測(cè)電阻Rx的阻值，準(zhǔn)備先用多用電表粗測(cè)出它的阻值，然后再用伏安法精確地測(cè)量．實(shí)驗(yàn)室里準(zhǔn)備了以下器材：
A．多用電表                           B．電壓表Vl，量程3V，內(nèi)阻約5kΩ
C．電壓表V2，量程15V，內(nèi)阻約25kΩ    D．電流表Al，量程0.6A，內(nèi)阻約0.2Ω
E．電流表A2，量程3A，內(nèi)阻約0.04Ω     F．電源，電動(dòng)勢(shì)E=4.5V
G．滑動(dòng)變阻器Rl，最大阻值5Ω，最大電流為3A
H．滑動(dòng)變阻器R2，最大阻值200Ω，最大電流為1.5A    I．電鍵S、導(dǎo)線若干
①在用多用電表粗測(cè)電阻時(shí)，該興趣小組首先選用“×10”歐姆擋，其阻值如圖甲中指針?biāo)�，為了減小多用電表的讀數(shù)誤差，多用電表的選擇開關(guān)應(yīng)換用
×1
×1
歐姆擋；
②按正確的操作程序再一次用多用電表測(cè)量該待測(cè)電阻的阻值時(shí)，其阻值如圖乙中指針?biāo)�，則Rx的阻值大約是
9
9
Ω；
③在用伏安法測(cè)量該電阻的阻值時(shí)，要求盡可能準(zhǔn)確，并且待測(cè)電阻的電壓從零開始可以連續(xù)調(diào)節(jié)，則在上述提供的器材中電壓表應(yīng)選
B
B
；電流表應(yīng)選
D
D
；滑動(dòng)變阻器應(yīng)選
G
G
．（填器材前面的字母代號(hào)）
    ④在虛線框內(nèi)畫出用伏安法測(cè)量該電阻的阻值時(shí)的實(shí)驗(yàn)電路圖．

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    科目：高中物理 來(lái)源： 題型：閱讀理解

    （1）如圖a所示，用鐵架臺(tái)、彈簧和多個(gè)質(zhì)量相等的鉤碼，探究在彈性限度內(nèi)彈簧彈力與彈簧伸長(zhǎng)長(zhǎng)度的關(guān)系實(shí)驗(yàn)．

    ①為完成實(shí)驗(yàn)，還需要的實(shí)驗(yàn)器材有：
    刻度尺，天平
    刻度尺，天平
    ．
    ②圖b是彈簧所受彈力F與彈簧伸長(zhǎng)長(zhǎng)度x的F-x圖線，由此可求出彈簧的勁度系數(shù)為
    200
    200
    N/m．圖線不過(guò)原點(diǎn)的原因是由于
    彈簧有自重
    彈簧有自重
    ．
    （2）有一根長(zhǎng)陶瓷管，其表面均勻地鍍有一層很薄的電阻膜，管的兩端有導(dǎo)電箍M和N，如圖所示．用多用表電阻檔測(cè)得MN間的電阻膜的電阻約為100Ω，陶瓷管的直徑遠(yuǎn)大于電阻膜的厚度．某同學(xué)利用下列器材設(shè)計(jì)了一個(gè)測(cè)量該電阻膜厚度d的實(shí)驗(yàn)．
    A．刻度尺（最小分度為mm）；
    B．游標(biāo)卡尺；
    C．電流表A1（量程0～300mA，內(nèi)阻約0.2Ω）；
    D．電流表A2 （量程0～100mA，內(nèi)阻約0.6Ω）；
    E．電壓表V1 （量程10V，內(nèi)阻約5kΩ）；
    F．電壓表V2 （量程5V，內(nèi)阻約3kΩ）；
    G．滑動(dòng)變阻器R1 （阻值范圍0～50Ω，額定電流1.5A）；
    H．滑動(dòng)變阻器R2 （阻值范圍0～1.5KΩ，額定電流1A）；
    I．電源E （電動(dòng)勢(shì)9V，內(nèi)阻可不計(jì)）；
    J．開關(guān)一個(gè)，導(dǎo)線若干．
    ①他用毫米刻度尺測(cè)出電阻膜的長(zhǎng)度為l，用游標(biāo)卡尺測(cè)量該陶瓷管的外徑D．
    ②為了比較準(zhǔn)確地測(cè)量電阻膜的電阻，且調(diào)節(jié)方便，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)選用電流表
    D
    D
    ，電壓表
    E
    E
    ，滑動(dòng)變阻器
    H
    H
    ．（填寫器材前面的字母代號(hào)）
    ③在答題卷方框內(nèi)畫出測(cè)量電阻膜的電阻R的實(shí)驗(yàn)電路圖．
    ④若電壓表的讀數(shù)為U，電流表的讀數(shù)為I，鍍膜材料的電阻率為ρ，計(jì)算電阻膜厚度d的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：d=
    ρlI
    πDU
    ρlI
    πDU
    （用所測(cè)得的量和已知量的符號(hào)表示）．

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    科目：高中物理 來(lái)源： 題型：閱讀理解

    （一）電壓表是測(cè)定電路兩端電壓的儀表，理想電壓表的內(nèi)阻可視為無(wú)限大，但實(shí)際使用的電壓表的內(nèi)阻并不是無(wú)限大．為了測(cè)定某一電壓表的內(nèi)阻，給出了以下器材：
    A．待測(cè)電壓表（0～3V，內(nèi)阻在3.5kΩ～4.5kΩ之間）；
    B．電流表（0～1mA）；C．滑動(dòng)變阻器（0～50Ω）；
    D．開關(guān)；E．電源（1.5V的干電池兩節(jié)）；F．導(dǎo)線若干
    要求多測(cè)幾組數(shù)據(jù)，利用作圖法求電壓表的內(nèi)阻．
    （1）某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖1所示的電路圖，但根據(jù)電路圖正確連接實(shí)物后，在實(shí)際測(cè)量時(shí)，發(fā)現(xiàn)無(wú)論怎樣移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，電壓表和電流表的示數(shù)都幾乎不發(fā)生變化，請(qǐng)你簡(jiǎn)述他在設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題
     
    ．
    （2）請(qǐng)你另外設(shè)計(jì)一個(gè)電路圖，畫在圖2所示的方框內(nèi)．
    （3）根據(jù)你設(shè)計(jì)的電路圖，將圖3中實(shí)物連接起來(lái)．
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    （二）有一學(xué)生要研究輕質(zhì)彈簧的彈性勢(shì)能與彈簧長(zhǎng)度改變量的關(guān)系，他的實(shí)驗(yàn)如下：在離地面高度為h的光滑水平桌面上，沿著與桌子邊緣垂直的方向放置一輕質(zhì)彈簧，其左端固定，右端與質(zhì)量為m的一小鋼球接觸．當(dāng)彈簧處于自然長(zhǎng)度時(shí)，小鋼球恰好在桌子邊緣．如圖4所示，讓鋼球向左壓縮彈簧一段距離后由靜止釋放，使鋼球沿水平方向射出桌面，小球在空中飛行后落到水平地面，水平距離為S．
    （1）請(qǐng)你推導(dǎo)出彈簧的彈性勢(shì)能EP與小鋼球質(zhì)量m、桌面離地面高度h、水平距離s等物理量的關(guān)系式：
     
    ．
    （2）彈簧長(zhǎng)度的壓縮量x與對(duì)應(yīng)的鋼球在空中飛行的水平距離S的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表所示：
    彈簧長(zhǎng)度壓縮量x（cm） 0.50 0.75 1.00 1.25 1.50 1.75
    鋼球飛行水平距離s（m） 1.01 1.50 2.01 2.48 3.01 3.50
    從上面的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，請(qǐng)你猜測(cè)彈簧的彈性勢(shì)能EP與彈簧長(zhǎng)度的壓縮量x之間有何關(guān)系？為什么？
     
    ．

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    科目：高中物理 來(lái)源： 題型：閱讀理解

    （2010?天津模擬）（1）某同學(xué)做“雙縫干涉測(cè)光的波長(zhǎng)”實(shí)驗(yàn)時(shí)，相鄰兩條亮紋間的距離用帶有螺旋測(cè)微器的測(cè)量頭測(cè)出，如圖所示．測(cè)量頭的分劃板中心刻線與某亮紋中心對(duì)齊時(shí)螺旋測(cè)微器的示數(shù)為
    4.946
    4.946
    mm．
    （2）氣墊導(dǎo)軌是常用的一種實(shí)驗(yàn)儀器．它是利用氣泵使帶孔的導(dǎo)軌與滑塊之間形成氣墊，使滑塊懸浮在導(dǎo)軌上，滑塊在導(dǎo)軌上的運(yùn)動(dòng)可視為沒有摩擦．我們可以用帶豎直擋板C和D的氣墊導(dǎo)軌以及滑塊A和B來(lái)驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示（彈簧的長(zhǎng)度忽略不計(jì)），采用的實(shí)驗(yàn)步驟如下：
    a．用天平分別測(cè)出滑塊A、B的質(zhì)量mA、mB
    b．調(diào)整氣墊導(dǎo)軌，使導(dǎo)軌處于水平
    C．在A和B間放入一個(gè)被壓縮的輕彈簧，用電動(dòng)卡銷鎖定，靜止放置在氣墊導(dǎo)軌上
    d．用刻度尺測(cè)出A的左端至C板的距離L1，
    e．按下電鈕放開卡銷，同時(shí)使分別記錄滑塊A、B運(yùn)動(dòng)時(shí)間的計(jì)時(shí)器開始工作．當(dāng)A、B滑塊分別碰撞C、D擋板時(shí)停止計(jì)時(shí)，記下A、B分別到達(dá)C、D的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t1和t2
    ①實(shí)驗(yàn)中還應(yīng)測(cè)量的物理量是
    B的右端至D板的距離L2
    B的右端至D板的距離L2
    ．
    ②利用上述測(cè)量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律的表達(dá)式是
    mA
    L1
    t1
    -mB
    L2
    t2
    =0
    mA
    L1
    t1
    -mB
    L2
    t2
    =0
    ．
    ③利用上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)還可以求出被壓縮彈簧的彈性勢(shì)能的大小，請(qǐng)寫出彈性勢(shì)能表達(dá)式為
    EP=
    1
    2
    mA（
    L1
    t1
    ）2+
    1
    2
    mB（
    L2
    t2
    ）2，
    EP=
    1
    2
    mA（
    L1
    t1
    ）2+
    1
    2
    mB（
    L2
    t2
    ）2，

    （3）實(shí)驗(yàn)桌上有下列實(shí)驗(yàn)儀器：
    A．待測(cè)電源（電動(dòng)勢(shì)約3V，內(nèi)阻約7Ω）：
    B．直流電流表（量程0～0.6～3A，0.6A檔的內(nèi)阻約0.5Ω，3A檔的內(nèi)阻約0.1Ω：）
    C．直流電壓表（量程0～3～15V，3V檔內(nèi)阻約5kΩ，15V檔內(nèi)阻約25kΩ）：
    D．滑動(dòng)變阻器（阻值范圍為0～15Ω，允許最大電流為1A）：
    E．滑動(dòng)變阻器（阻值范圍為0～1000Ω，允許最大電流為0.2A）：
    F．開關(guān)、導(dǎo)線若干：
    請(qǐng)解答下列問(wèn)題：
    ①利用給出的器材測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，要求測(cè)量有盡可能高的精度且便于調(diào)節(jié)，應(yīng)選擇的滑動(dòng)變阻器是
    D
    D
    （填代號(hào)），應(yīng)選擇的電流表量程是
    0～0.6A
    0～0.6A
    （填量程），應(yīng)選擇的電壓表量程是
    0～3V
    0～3V
    （填量程）．
    ②根據(jù)某同學(xué)測(cè)得的數(shù)據(jù)得知電動(dòng)勢(shì)E=3V，內(nèi)阻r=6Ω，某小燈泡的伏安特性曲線如圖所示，將此小燈泡與上述電源組成閉合回路，此時(shí)小燈泡的實(shí)際功率為
    0.375W
    0.375W
    W．（保留3位有效數(shù)字）

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    科目：高中物理 來(lái)源： 題型：閱讀理解

    （1）如圖所示為“探究加速度與物體受力的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置圖．圖（1）中小車A質(zhì)量為m1，連接在小車后的紙帶穿過(guò)電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器B，它們均置于水平放置一端帶有定滑輪足夠長(zhǎng)的木板上，p的質(zhì)量為m2，C為測(cè)力傳感器，實(shí)驗(yàn)時(shí)改變p的質(zhì)量，讀出測(cè)力器不同讀數(shù)F，不計(jì)繩與滑輪的摩擦．
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    ①電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作電壓為
     
    流（選填“交、直”）
     
    V
    ②下列說(shuō)法正確的是
     

    A．一端帶有定滑輪的長(zhǎng)木板必須保持水平
    B．實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先接通電源后釋放小車
    C．實(shí)驗(yàn)中m2應(yīng)遠(yuǎn)小于m1
    D．測(cè)力計(jì)的讀數(shù)始終為
    12
    m2g
    ③圖（2）為某次實(shí)驗(yàn)得到的紙帶，紙帶上標(biāo)出了所選的四個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個(gè)點(diǎn)沒有畫出．由此可求得小車的加速度的大小是
     
    m/s2．（交流電的頻率為50Hz，結(jié)果保留二位有效數(shù)字）
    ④實(shí)驗(yàn)時(shí)，某同學(xué)由于疏忽，遺漏了平衡摩擦力這一步驟，如圖（2），他測(cè)量得到的a-F圖象是圖中的圖線
     

    （2）用伏安法測(cè)量一定值電阻的實(shí)驗(yàn)，所用的器材及規(guī)格如下：
    待測(cè)電阻RX（約200Ω）                   直流毫安表（量程0-20mA，內(nèi)阻50Ω）
    直流電壓表（量程0-3V，內(nèi)阻5kΩ）        直流電源（輸出電壓3V，內(nèi)阻可不計(jì)）
    滑動(dòng)變阻器（0-15Ω，允許最大電流1A）    電鍵一只，導(dǎo)線若干．
    ①根據(jù)所給器材的規(guī)格和實(shí)驗(yàn)要求，設(shè)計(jì)電路，如圖（3），并在圖甲和圖乙中補(bǔ)畫出正確的連接線
    ②一同學(xué)按電路圖完成正確連接，在開關(guān)閉合后，發(fā)現(xiàn)電壓表和電流表均無(wú)示數(shù)．現(xiàn)用多用電表檢查電路故障．已知5根導(dǎo)線及電路中1至10的各連接點(diǎn)接觸良好，電壓表和電流表均無(wú)故障．在開關(guān)閉合時(shí)應(yīng)當(dāng)選用多用電表的
     
    檔；在連接點(diǎn)1、10同時(shí)斷開的情況下，應(yīng)當(dāng)選用多用電表的
     
    檔
    ③在開關(guān)閉合情況下，若測(cè)得6、7兩點(diǎn)間的電壓接近電源的電動(dòng)勢(shì)，則表明滑動(dòng)變阻器
     
    可能是
     
    故障．

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