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(18分)如图所示,一个质量为m的钢性圆环套在一根固定的足够长的水平直杆上,环的半径略大于杆的半径。环与杆之间的动摩擦因数为说明: 6ec8aac122bd4f6e,t=0时刻给环一个向右的初速度v0,同时对环施加一个方向始终竖直向上的力F,已知力F的大小F=kv(k为常数,v为环的运动速度),且有kv0>mg。t=t1时刻环开始沿杆做匀速直线运动,试求:

说明: 6ec8aac122bd4f6e

   (1)t=0时刻环的加速度;

   (2)全过程中环克服摩擦力做的功;

   (3)0~t1时间内环沿杆运动的距离。

 

答案:
⑴t=0时刻,由牛顿第二定律得  N+mg=F=kυ0  (2分)                           f=μN=ma (2分) 由以上两式解得          (1分) ⑵当F=kυ1=mg时,环做匀速直线运动,此时速度为 (2分) 全过程克服摩擦力做的功为  (3分) ⑶由动量定理得                 (2分) 由于环运动过程中每一时刻有  所以有                         (2分) 由以上式子得                 (2分) 环在t1时间内的位移为      (2分) 其他合理解答,同样给分。 【解析】
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图中给出器材为:电源E(电动势为12V,内阻不计),木板N(板上从下往上依次叠放白纸、复写纸、导电纸各一张),两个金属条A、B(平行放置在导电纸上,与导电纸接触良好,用作电极),滑线变阻器R(其总阻值小于两平行电极间导电纸的电阻),直流电压表V(量程为6V,内阻很大,其负接线柱与B极相连,正接线柱与探针P相连),开关K。

6ec8aac122bd4f6e

现要用图中仪器描绘两平行金属条AB间电场中的等势线。AB间的电压要求取为6V。

(Ⅰ)在图中连线,画成实验电路原理图。

(Ⅱ)下面是主要的实验操作步骤,将所缺的内容填写在横线上方。

a. 接好实验电路。

b.                                                                     

c. 合上K,并将探针P与A相接触。

d.                                                                     

e. 用探针压印的方法把A、B的位置标记在白纸上。画一线段连接AB两极,在连线上选取间距大致相等的5个点作为基准点,用探针把它们的位置印在白纸上。

f. 将探针与某一基准点相接触,                            ,这一点是此基准的等势点。用探针把这一点的位置也压印在白纸上。用相同的方法找出此基准点的其它等势点。

g. 重复步骤f,找出其它4个基准点的等势点。取出白纸画出各条等势线。