练习册

  • 练习册
  • 试题
    精英家教网 > 高中物理 > 题目详情
    2．如图所示，将小物块（可视为质点）平放在水平桌面的一张薄纸上，对纸施加恒定水平 拉力将其从物块底下抽出，物块的位移很小，人眼几乎观察不到物块的移动．已知物块的质量为M，纸与桌面、物块与桌面间的动摩擦因数均为μ1，纸与物块间的动摩擦因数为μ2，重力加速度为g．
    （1）若薄纸的质量为m，则从开始抽纸到纸被抽离物块底 部的过程中，
    ①求薄纸所受总的摩擦力为多大； 
    ②从冲量和动量的定义，结合牛顿运动定律和运动学规律，证明：水平拉力F和桌面对薄纸摩擦力的总冲量等于物块和纸的总动量的变化量．（注意：解题过程中需要用到、但题目中没有 给出的物理量，要在解题中做必要的说明．）
    （2）若薄纸质量可忽略，纸的后边缘到物块的距离为L，从开始抽纸到物块最终停下，若物块相对桌面移动了很小的距离s0（人眼观察不到物块的移动），求此过程中水平拉力所做的功．

    分析 （1）①根据滑动摩擦力公式f=μN求解摩擦力．
    ②根据牛顿第二定律得物块和薄纸的加速度．从而得到速度的变化量，再研究水平拉力F和桌面对薄纸摩擦力的总冲量，即可证明．
    （2）根据相对位移，得到摩擦产生的热量，利用功能关系求解．

    解答 解：（1）①从开始抽纸到纸被抽离物块底部的过程中，
    物块对薄纸施加的摩擦力 f物=μ2Mg
    水平桌面对薄纸施加的摩擦力 f桌=μ1（M+m）g
    薄纸受到的总的摩擦阻力 f总=μ1（M+m）g+μ2Mg
    ②从开始抽纸到薄纸被抽离物块底部的过程，假设物块的加速度为aM、薄纸的加速度为am，所用时间为t，这一过程物块和纸张的速度变化量分别为△vM，△vm．
    则有△vM=aMt，△vm=amt，
    对于薄纸，根据牛顿第二定律有 F-f桌-f物=mam
    对于物块，根据牛顿第二定律有   f纸=MaM
    由牛顿第三定律有    f物=f纸
    由以上三式解得    F-f桌=mam+MaM
    上式左右两边都乘以时间t，有（F-f桌）t=mamt+MaMt=m△vm+M△vM
    上式左边即为水平拉力F和桌面对薄纸摩擦力的总冲量，右边即为物块和纸的总动量的变化量．命题得证．
    说明：其他方法正确同样得分．
    （2）设物块在薄纸上加速和在桌面上减速的位移分别为x1，x2，
    则物块对地位移 s0=x1+x2
    因薄纸质量可忽略，故其动能可忽略，所以水平拉力F所做的功有以下一些去向：
    薄纸与桌面间的摩擦生热  Q1=μ1Mg（x1+L）
    物块与薄纸间的摩擦生热  Q2=μ2Mgs相=μ2MgL
    物块与桌面间的摩擦生热  Q3=μ1Mgx2
    由功能关系有 WF=Q1+Q2+Q3
    解得 WF=μ1Mg（s0+L）+μ2MgL
    所以，水平拉力F所做的功 W=μ1Mg（s0+L）+μ2MgL．
    答：
    （1）①薄纸所受总的摩擦力为μ1（M+m）g+μ2Mg．②证明见上．
    （2）此过程中水平拉力所做的功为μ1Mg（s0+L）+μ2MgL．

    点评 本题关键对物块和薄纸分别受力分析后根据牛顿第二定律求解加速度；要知道摩擦生热与相对位移有关，利用功能关系也是求功的一种方法．

    练习册系列答案
    年级 高中课程 年级 初中课程
    高一 高一免费课程推荐！ 初一 初一免费课程推荐！
    高二 高二免费课程推荐！ 初二 初二免费课程推荐！
    高三 高三免费课程推荐！ 初三 初三免费课程推荐！
    相关习题

    科目：高中物理 来源： 题型：多选题

    12．甲、乙两辆汽车沿同一平直公路同时由静止从同一地点开始向同一方向运动的速度时间图象如图所示，则下列说法正确的是（　　）
    A．0-t时间内，乙的平均速度大于甲的平均速度
    B．0-2t时间内，甲的平均速度大于乙的平均速度
    C．0-2t时间内（不包括0时刻）两车一定有两次相遇
    D．在t时刻，两车一定相遇

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：选择题

    13．如图所示，一质量为m1的光滑匀质球，夹在竖直墙面和倾角为θ的斜块之间，斜块质量为m2，斜块底面与水平地面间的动摩擦因数为μ，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，两者始终保持静止．下列说法正确的是（　　）
    A．斜块对球的作用力为m1g cosθ
    B．地面对斜块的摩擦力为μ（m1+m2）g
    C．减小m1，地面对斜块的摩擦力一定减小
    D．减小m1，墙面对球的作用力一定增大

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：解答题

    10．战机常配有阻力伞，阻力伞也叫减速伞，是用来减小战机着陆时滑跑速度的伞状工具．某质量为m=2.0×104kg的战机以水平速度v0=100m/s着陆后立即关闭引擎同时打开阻力伞，情形如图甲所示，战机做直线运动，其速度随时间变化关系如图乙所示，图线在12～22s时间内可近似看成直线，重力加速度g=10m/s2，求：
    （1）在12-22s时间内，战机受到的平均阻力大小；
    （2）在0～12s时间内，战机克服阻力做功的平均功率．

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：选择题

    17．一个电热器接在直流电源上，通过它的电流为2A，其电功率为P；把它接在某个正弦交流电源上，其电功率为2P．如果电热器电阻的阻值不变，则此电热器接在该交流电源上通过它的电流的最大值为（　　）
    A．$\sqrt{2}$AB．2AC．2$\sqrt{2}$AD．4A

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：多选题

    7．如图，一质点以速度v0从倾角为θ的斜面底端斜向上抛出，落到斜面上的M点且速度水平向右．现将该质点以2v0的速度从斜面底端朝同样方向抛出，落在斜面上的N点．下列说法正确的是（　　）
    A．落到M和N两点时间之比为1：2
    B．落到M和N两点速度之比为1：1
    C．M和N两点距离斜面底端的高度之比为1：2
    D．落到N点时速度方向水平向右

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：解答题

    14．在图中所示的匀强电场中，A、B两板间的距离为12mm，电势差为120V，负极板接地，且AC=CD=DB=4mm．
    （1）两极板间的电场强度E是多少？
    （2）A、B、C、D四点的电势各是多少？

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：多选题

    6．如图所示，质量为m的球与弹簧I和水平细线II相连，Ⅰ、Ⅱ的另一端分别固定于水平和竖直墙上．弹簧I与竖直方向夹角为θ，球静止时，分析当剪断II的瞬间（　　）
    A．弹簧I的弹力大小为零B．弹簧I的弹力大小为$\frac{mg}{cosθ}$
    C．小球的加速度大小为gD．小球的加速度大小为g tanθ

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：多选题

    7．劳伦斯和利文斯设计出回旋加速器，工作原理示意图如图所示，置于高真空中的D形金属盒半径为R，两盒间的狭缝很小，带电粒子穿过的时间可忽略．磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直，高频交流电频率为f，加速电压为U．若A处粒子源产生的质子，质量为m、电荷量为+q，在加速器中被加速，且加速过程中不考虑相对论效应和重力的影响．则下列说法正确的是（　　）
    A．质子被加速后的最大速度不可能超过2πRf
    B．质子离开回旋加速器时的最大动能与加速电压U成正比
    C．质子第2次和第1次经过两D形盒间狭缝后轨道半径之比为$\sqrt{2}$：1
    D．粒子获得的最大动能与磁场的磁感应强度无关

    查看答案和解析>>

    同步练习册答案