(18分)如图所示,质量M=4kg的滑板B静止放在光滑水平面上,滑板右端固定一根轻质弹簧,弹簧的自由端C到滑板左端的距离L=0.5m,可视为质点的小木块A质量m=1kg,原来静止于滑板的左端,滑板与木块A之间的动摩擦因数μ=0.2。当滑板B受水平向左恒力F=14N作用时间t后,撤去F,这时木块A恰好到达弹簧自由端C处,此后运动过程中弹簧的最大压缩量为x=5cm。g取10m/s2,求:
(1)水平恒力F的作用时间t;
(2)木块A压缩弹簧过程中弹簧的最大弹性势能;
(3)整个运动过程中系统产生的热量。
(1)1s (2)0.3J (3)1.4J
解析试题分析: (1)滑板B向左作初速度为零的匀加速运动,而小木块A在摩擦力的作用下也做初速度为零的匀加速运动,设M,m的加速度分别为
,
,由牛顿第二定律:
解得:
撤去F时,木块刚好运动到C处,则由运动学公式及题意得:,即
代入数据得:t=1s
(2)撤去力F时,木块A和滑板B的速度分别为、
,由运动学公式得:
,
撤去力F时,因滑板B的速度大于木块A的速度,木块将压缩弹簧,木块A加速,滑板B减速,当木块A和滑板B的速度相同时,弹簧压缩量最大,具有最大弹性势能.设最大弹性势能为,将木块A和滑板B及弹簧视为系统,规定向左为正方向,系统动量守恒.
根据动量守恒定律有
解得:
系统从撤去力F后到其有共同速度,由能的转化与守恒得:
代入数据求得最大弹性势能
(3)二者同速之后,设木块相对木板向左运动离开弹簧后系统又能达到共同速度,相对木板向左滑动距离为s,由动量守恒定律得:
解得:
由能的转化与守恒定律得:
解得:
由于且
,故假设成立
所以整个过程系统产生的热量为
考点:本题综合考查了动量守恒定律、能量守恒定律、牛顿第二定律以及运动学公式,同时考查考生正确分析物体受力以及运用动力学三大观点分析与解决物理问题的能力.
科目:高中物理 来源: 题型:计算题
如图所示,质量m=0.2kg的小滑块从固定的粗糙斜面底端以平行于斜面的速度v0=18m/s滑上斜面。已知斜面倾角=37?,小滑块与斜面间的动摩擦因数u=0.15,斜面足够长,重力加速度g=10m/s2,sin
=0.6,cos
=0.8求:
(1)小滑块向上滑动的时间t是多少?
(2)小滑块上滑的最大高度h是多大?
(3)小搰块从底端出发到回到底端的过程中,减少的机械能ΔE是多少?
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科目:高中物理 来源: 题型:计算题
(18分)如图,圆形玻璃平板半径为R,离水平地面的高度为h,可绕圆心O在水平面内自由转动,一质量为m的小木块放置在玻璃板的边缘.玻璃板匀速转动使木块随之做匀速圆周运动.
(1)若已知玻璃板匀速转动的周期为T,求木块所受摩擦力的大小.
(2)缓慢增大转速,木块随玻璃板缓慢加速,直到从玻璃板滑出.已知木块脱离时沿玻璃板边缘的切线方向水平飞出,落地点与通过圆心O的竖直线间的距离为s.木块抛出的初速度可认为等于木块做匀速圆周运动即将滑离玻璃板时的线速度,滑动摩擦力可认为等于最大静摩擦力,试求木块与玻璃板间的动摩擦因数μ.
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科目:高中物理 来源: 题型:计算题
(6分)在建筑装修中,工人用质量为5.0 kg的磨石A对地面和斜壁进行打磨,已知A与地面、A与斜壁之间的动摩擦因数μ均相同.(g取10 m/s2)
(1)当A受到水平方向的推力F1=25 N打磨地面时,A恰好在水平地面上做匀速直线运动,求A与地面间的动摩擦因数μ.
(2)若用A对倾角θ=37°的斜壁进行打磨(如图所示),当对A施加竖直向上的推力F2=60 N时,则磨石A从静止开始沿斜壁向上运动2 m(斜壁长>2 m)所需时间为多少?(sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)
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科目:高中物理 来源: 题型:计算题
(9分)如图,质量为2m 的物体A经一轻质弹簧与下方地面上的质量为3m 的物体B相连,弹簧的劲度系数为k,A、B都处于静止状态.一条不可伸长的轻绳绕过定滑轮,一端连物体A,另一端连一轻挂钩.开始时各段绳都处于伸直状态,A上方的一段绳沿竖直方向.现在挂钩上挂一质量为2.5m 的物体C并从静止状态释放,已知它恰好能使B离开地面但不继续上升,已知重力加速度为g.试求
(1)物体C下降到速度最大时,地面对B的支持力多大?
(2)物体C下降的最大距离;
(3)物体C在最低点时,轻绳的拉力是多大?
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科目:高中物理 来源: 题型:计算题
如图所示为粮食仓库中常用的皮带传输装置示意图,它由两台皮带传送机组成,一台水平传送,A、B两端相距;另一台倾斜传送,传送带与地面间的倾角
,C、D两端相距
,B、C相距很近。水平传送带以
沿顺时针方向转动。现将质量为
的一袋大米无初速度的放在A端,它随传送带到达B点后,速度大小不变的传到倾斜传送带的C端。米袋与两传送带之间的动摩擦因素均为
,取
。
(1)若倾斜传送带CD不转动,则米袋沿传送带CD所能上滑的最大距离是多少?
(2)若倾斜传送带CD以的速率沿顺时针方向转动,则米袋从C端运动到D端的时间为多少?
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科目:高中物理 来源: 题型:计算题
(10分)有一绝缘的、半径为R的光滑圆轨道固定在竖直平面内,在其圆心处固定一带正电的点电荷,现有一质量为m,带电量也为正电(其电量远小于圆心处的电荷,对圆心处电荷产生的电场影响很小,可忽略)的小球A,圆心处电荷对小球A的库仑力大小为F。开始小球A处在圆轨道内侧的最低处,如图所示。现给小球A一个足够大的水平初速度,小球A能在竖直圆轨道里做完整的圆周运动。
(1)小球A运动到何处时其速度最小?为什么?
(2)要使小球A在运动中始终不脱离圆轨道而做完整的圆周运动,小球A在圆轨道的最低处的初速度应满足什么条件?
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科目:高中物理 来源: 题型:计算题
(20分) 一传送带装置示意图如图,其中传送带AB段是水平的,CD段是倾斜的,动摩擦因数均为,AB段和CD段通过极短的BC段平滑连接.现将大量的质量均为m的小货箱一个一个在A处放到传送带上,放置时初速为零,经传送带运送到D处,D和A的高度差为h.稳定工作时传送带速度保持不变,始终为v,CD段上各箱等距排列,相邻两箱的距离为L.每个箱子在A处投放后,在到达B之前已经相对于传送带静止,且以后也不再滑动(忽略经BC段时的微小滑动).传送带由电动机带动,传送带与轮子间无相对滑动,不计轮轴处的摩擦.
(1)为了小货箱到达B点前相对于传动带静止,AB段至少多长?
(2)将每个小货箱从A点运送到D点,因摩擦产生了多少热量?
(3)求电动机的平均输出功率?
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科目:高中物理 来源: 题型:计算题
如图所示,水平放置足够长的电阻不计的粗糙平行金属导轨、
相距为
,三根质量均为
的导体棒
、
、
相距一定距离垂直放在导轨上且与导轨间动摩擦因数均为
,导体棒
、
的电阻均为
,导体棒
的电阻为
。有磁感应强度为
的范围足够大的匀强磁场垂直于导轨平面方向向上。现用一平行于导轨水平向右的足够大的拉力F作用在导体棒
上,使之由静止开始向右做加速运动,导体棒始终与导轨垂直且接触良好,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,忽略导体棒间的相互作用,求:
(1)当导体棒刚开始运动时,导体棒
的速度大小;
(2)当导体棒刚开始运动时撤去拉力F,撤力后电路中产生焦耳热为
,撤去拉力F后导体棒
在导轨上滑行的距离
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