练习册

  • 练习册
  • 试题
    精英家教网 > 高中物理 > 题目详情
    5．如图所示，用半径为0.4m的电动滚轮在长薄铁板的上表面压扎一道浅槽，薄铁板的长为2.8m质量为10kg．已知滚轮与铁板、铁板与工作台面间的动摩擦因数分别为0.3和0.1．铁板从一端放入工作台的滚轮下，工作时滚轮对铁板产生恒定的竖直向下的压力，大小为100N，在滚轮的摩擦力作用下铁板由静止开始向前运动并被压扎出一道浅槽．已知滚轮转动的角速度恒为5rad/s，g=10m/s2．
    （1）通过分析计算，说明铁板将如何运动．
    （2）加工一块铁板需要多少时间？
    （3）加工一块铁板电动机要消耗多少电能（不考虑电动机自身的能耗）

    分析 （1）由与滚轮匀速圆周运动，铁板由静止释放，铁板与滚轮间有相对滑动，产生滑动摩擦力，故铁板会加速；直到接触处相对静止为止，之后变为静摩擦力，铁板匀速前进，直到分离为止．
    （2）加工铁板时间即为铁块加速运动时间和匀速运动时间之和，先由线速度与角速度关系式v=ωr求出线速度，再由牛顿第二定律求出加速度，根据运动学公式可求出加速时间和位移，最后求出匀速时间，得到总时间．
    （3）根据功能关系和能量守恒定律可知，消耗的总电能等于系统增加的动能和内能之和，故可先求出铁板动能增量，再由Q=f△s求出产生的热能，从而得到消耗的电能

    解答 解：（1）开始砂轮给铁板向前的滑动摩擦力 　
    F1=μ1FlN=0.3×100N=30N；
    工作台给平板的摩擦阻力       
    F2=μ2F2N=0.1×（100+l0×10）N=20N＜F1；
    因而铁板先向右做匀加速直线运动a=$\frac{{F}_{1}-{F}_{2}}{m}$=$\frac{30-20}{10}$=1m/s2；
    加速过程铁板达到的最大速度 vm=ωR=5×0.4m/s=2m/s；
    这一过程铁板的位移s1=$\frac{{v}_{m}^{2}}{2a}$=$\frac{{2}^{2}}{2×1}$=2m＜2.8m；
    因而此后砂轮对铁板的摩擦力将变为静摩擦力F1′，F1′=F2，铁板将以2m/s的速度做匀速运动；
    故铁板先以1m/s2的加速度做匀加速直线运动，然后以2m/s的速度做匀速运动
    （2）铁板加速时间t1=$\frac{{v}_{m}}{a}$=$\frac{2}{1}$s=2s；
    铁板匀速时间t2=$\frac{L-{S}_{1}}{{v}_{m}}$=$\frac{2.8-2}{2}$s=0.4s；
    故总时间为t=t1+t2=2.4s．
    （3）根据功能关系和能量守恒定律可知，消耗的总电能等于系统增加的动能和内能之和；
    铁板动能增量为，△Ek=$\frac{1}{2}$mv2=$\frac{1}{2}$×10×22J=20J；
    铁板与滚轮间的相对路程为，△S=vmt1-s1=2×2-2=2m；
    铁板与滚轮间因摩擦产生的热量为Q1=F1△S=30×2J=60J；
    铁板与地面间因摩擦产生的热量为Q2=F2L=20×2.8J=56J；
    因而消耗的电能为E=△Ek+Q1+Q2=136J；
    答：（1）铁板先以1m/s2的加速度做匀加速直线运动，然后以2m/s的速度做匀速运动；
    （2）加工一块铁板需要2.4s；
    （3）加工一块铁板电动机要消耗136J．

    点评 本题中铁板的运动有加速过程和匀速过程，容易忽略加速过程，消耗的电能可由功能关系和能量守恒定律相结合求解．

    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

    15．有一质量为m=2kg的物体静止于光滑水平面上，它同时受到三个大小分别为F1=2N、F2=4N、F3=8N的水平力作用后，加速度可能是（　　）
    A．0.5m/s2B．2m/s2C．4m/s2D．8m/s2

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：多选题

    16．如图所示，P和Q叠放在一起，静止在水平面上，在下列各对力中，属于作用力与反作用力的有（　　）
    A．P所受的重力和Q对P的支持力B．P所受的重力和P对Q的压力
    C．P对Q的压力和Q对P的支持力D．Q对桌面的压力和桌面对Q的支持力

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：选择题

    13．如图是甲、乙两物体做直线运动的v-t图象．下列表述正确的是（　　）
    A．乙做匀加速直线运动B．0-1 s内甲和乙的位移相等
    C．甲和乙的加速度方向相同D．甲的加速度比乙的小

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：解答题

    20．如图所示，质量为m的铁球用轻绳系在墙上并放在光滑的斜面上，绳与竖直墙的夹角为β，斜面与竖直墙间的夹角为θ，试求斜面对球的弹力和绳对球的拉力的大小．

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：选择题

    10．如图所示的电路中，开关S闭合，电路稳定后，将S断开，则以下判断正确的是（　　）
    A．电容器将放电B．电容器将继续充电
    C．有通过R3的向上的瞬时电流D．电容器上电压将减小

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：选择题

    17．如图，半径为R的圆形线圈两端A、C接入一个平行板电容器，线圈放在随时间均匀变化的匀强磁场中，线圈所在平面与磁感线的方向垂直，要使电容器所带的电量减少，可采取的措施是（　　）
    A．电容器的两极板靠近些B．增大磁感强度的变化率
    C．增大线圈的面积D．改变线圈平面与磁场方向的夹角

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：选择题

    14．如图所示，用一根均匀导线做成的矩形导线框abcd放在匀强磁场中，线框平面与磁场方向垂直，ab、bc边上跨放着均匀直导线ef，各导线的电阻不可以忽略．当将导线ef从ab附近匀速向右移动到cd附近的过程中（　　）
    A．ef受到的磁场力方向向左B．ef两端的电压始终不变
    C．ef中的电流先变大后变小D．整个电路的发热功率保持不变

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：多选题

    15．如图所示，宽度为d的双边界有界磁场，磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度大小为B．一质量为m、带电量为+q的带电粒子（不计重力）从MN边界上的A点沿纸面垂直MN以初速度v0进人磁场．已知该带电粒子的比荷$\frac{q}{m}$=$\frac{{v}_{0}}{2Bd}$．其中A′为PQ上的一点，且AA′与PQ垂直．则下列判断正确的是（　　）
    A．该带电粒子进入磁场后将向下偏转
    B．该带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为2d
    C．该带电粒子打在PQ上的点与A′点的距离为$\sqrt{3}$d
    D．该带电粒子在磁场中运动的时间为$\frac{πd}{3{v}_{0}}$

    查看答案和解析>>

    同步练习册答案