练习册

  • 练习册
  • 试题
    精英家教网 > 高中物理 > 题目详情
    4．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μ，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：
    （1）t=0时刻环的加速度；
    （2）全过程中环克服摩擦力所做的功；
    （3）定性作出圆环的速度图象．（要求能体现圆环速度变化的特征，标出关键点的参数）

    分析 （1）根据受力分析确定环的运动情况，环所受合力向上时，随着环速度的减小，竖直向上的拉力逐渐减小；所以刚刚开始运动时环的加速度最大；
    （2）当环向上的拉力减至和重力大小相等时，此时环受合力为0，杆不再给环阻力，环将保持此时速度不变，做匀速直线运动，环在竖直方向所受合力为0时对环使用动能定理求出阻力对环做的功即可．
    （3）由于环的受力随速度的变化而变化，应用牛顿第二定律判断环的加速度如何变化，判断换的运动性质，然后作出图象．

    解答 解：（1）由牛顿第二定律可知：μ（k v0-mg）=ma，
    解得：a=$\frac{μ（k{v}_{0}-mg）}{m}$，方向水平向左；
    （2）设环做匀速运动的速度为v1，则：kv1=mg，
    t1时间内环受到摩擦力作用，由动能定理得：
    W=$\frac{1}{2}$mv12-$\frac{1}{2}$mv02，
    解得：W=$\frac{1}{2}$m（$\frac{{m}^{2}{g}^{2}}{{k}^{2}}$-${v}_{0}^{2}$），
    环克服摩擦力所做的功为：$\frac{1}{2}$m（${v}_{0}^{2}$-$\frac{{m}^{2}{g}^{2}}{{k}^{2}}$）；
    （3）已知F=kv，环做减速运动，随速度v的减小，F减小，摩擦力f增大，环受到的合外力减小，由牛顿第二定律可知，环的加速度减小，环做加速度减小的减速运动，当环所受合力为零时做匀速直线运动，v-t图象如图所示：
                              
    答：（1）t=0时刻环的加速度大小为：$\frac{μ（k{v}_{0}-mg）}{m}$，方向：水平向左；
    （2）全过程中环克服摩擦力所做的功为$\frac{1}{2}$m（${v}_{0}^{2}$-$\frac{{m}^{2}{g}^{2}}{{k}^{2}}$）；
    （3）圆环的速度图象如图所示．

    点评 注意当环在竖直方向所受合力为0时，此时杆对环不再有阻力作用，环在水平方向受平衡力，将保持此时的速度做匀速直线运动，由此可分三种情况对环进行受力分析从而确定环的受力情况和运动情况，根据动能定理求解克服阻力所做的功即可．该题在由于环的受力是变力，所以要使用动量定理来解题，不能使用牛顿运动定律．

    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：填空题

    14．在一段半径为R=15m的圆弧形水平弯道上，已知弯道路面对汽车轮胎的最大静摩擦力等于车重的μ=0.60倍，则汽车拐弯时的最大速度是3$\sqrt{10}$m/s．

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：解答题

    15．如图所示，在直角坐标xoy平面的第二象限内存在水平向左、电场强度为E的匀强电场，在第一象限和第四象限内存在垂直纸面向里的匀强磁场，一质量为m，电荷量为e的电子，从x轴上的P点以初速度v0沿Y轴正方向进入第二象限内的匀强电场中，并从Y轴上的A点进入第第一象限内的匀强磁场做圆周运动，之后其沿y轴负方向从x轴上的C点射入第四象限．已知v0=$\sqrt{\frac{2eEL}{m}}$，P的坐标为（-L，0）．
    （1）若L=1m，其余各物理量均未知，求A点的坐标．
    （2）电子经过A点时的速度方向与Y轴正方向的夹角θ．
    （3）若$\sqrt{\frac{mE}{eL}}$=1T，其余各物理量均未知，求磁场的磁感应强度B．

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：选择题

    12．某充有足量空气的足球，在从早晨使用到中午的过程中，其体积的变化忽略不计，则其内部气体的压强随温度变化的关系图象应遵循下图中的（设足球不漏气）（　　）
    A．B．C．D．

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：多选题

    19．对于液体在器壁附近的液面发生弯曲的现象，如图所示．对此有下列几种解释，正确的是（　　） 
    A．表面层Ⅰ内分子的分布比液体内部疏
    B．表面层Ⅱ内分子的分布比液体内部密
    C．附着层Ⅰ内分子的分布比液体内部密
    D．附着层Ⅱ内分子的分布比液体内部疏

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：选择题

    9．关于平抛运动，下列说法不正确的是（　　）
    A．平抛运动是匀变速运动B．平抛运动是变加速运动
    C．任意两段时间内加速度相同D．任意两段相等时间内速度变化相同

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：选择题

    16．关于弹力的产生，下列说法正确的是（　　）
    A．木块放在桌面上受到向上的弹力，是由于木块发生微小形变而产生的
    B．木块放在桌面上受到向上的弹力，是由于桌面发生微小形变而产生的
    C．两物体接触就一定有弹力
    D．挂在悬线下的物体受到向上的拉力，是由于物体发生微小形变而产生的

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：解答题

    13．某小水电站发电机输出功率为100kW．输出电压为1000V，现准备向远处输电，所用输电线的总电阻为8Ω，要求输电时在输电线上损失的电功率不超过输送电功率的5%，用户获得220V电压，求应选用匝数比多大的升压变压器和降压变压器？（设负载均视为纯电阻）

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：解答题

    14．质量为0.3kg的小球在水平面上做匀速圆周运动．小球的转动半径为0.2m，每0.1s转过π（弧度）．求：（要求计算结果保留π）
    （1）求角速度、线速度、周期；
    （2）求向心加速度和向心力．

    查看答案和解析>>

    同步练习册答案