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【题目】风洞可产生方向、大小都可以调节控制的各种风力。如图所示为风洞里模拟实验的示意图。一质量为m=1kg的实验对象(可视为质点)套在一根固定的直杆上,直杆与水平面夹角为θ=30°。风洞产生竖直向上的、大小F=20N的风力作用在实验对象上实验对象从M点由静止开始沿直杆向上运动已知实验对象与杆之间的动摩擦因数为m=。取g=10m/s2。求:

(1)实验对象刚开始运动时的加速度大小

(2)若杆上有一点N位于M点上方,且M、N两点间距为L=2.4m,欲使实验对象到达N点,求风力F作用的最短时间。

【答案】(1)a1=2.5 m/s2(2)1.2s

【解析】

试题分析在风力F作用时实验对象的受力:重力、拉力,杆的支持力和滑动摩擦力,采用正交分解法,根据牛顿第二定律求出加速度.实验对象先做匀加速直线运动,后做匀减速直线运动,刚好到达N点时速度为零时,风力F作用的时间最短.由牛顿第二定律求出两个过程的加速度,由速度位移公式求出匀加速运动的位移,再求风力F作用的最短时间.

(1)设在力F作用时,直杆对实验对象的支持力为,滑动摩擦力为,实验对象刚开始运动时的加速度大小为,则根据牛顿第二定律得:

沿杆方向有:

垂直于杆方向有:;又

解得
(2)当小球到达N点的速度刚好为零,风力F作用的最短时间,设为.设撤去力F前小球上滑距离为x1,撤去力F后,小球上滑的加速度大小为,上滑距离为,刚撤去F时,小球的速度为v,则有

根据牛顿第二定律得:
可得:

由几何关系有:,联立解得

练习册系列答案
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【题目】风力发电作为新型环保新能源,近几年来得到了快速发展,如图所示,风车阵中发电机输出功率为100 kW,输出电压是250 V,用户需要的电压是220 V,输电线总电阻为10 Ω.若输电线因发热而损失的功率为输送功率的4%,试求:

(1)在输电线路中设置的升、降压变压器原、副线圈的匝数比;

(2)用户得到的电功率是多少.

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【题目】下列关于电场强度的说法中,正确的是(

A. 公式只适用于真空中点电荷产生的电场

B. 由公式可知,电场中某点的电场强度E与试探电荷在电场中该点所受的电场力成正比

C. 在公式中, 是点电荷Q2产生的电场在点电荷Q1处的场强大小; 是点电荷Q1产生的电场在点电荷Q2处的场强大小

D. 由公式可知,在离点电荷非常靠近的地方(r→0),电场强度E可达无穷大

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【题目】电场中有一点P,下列说法正确的是 ( )

A. 若放在P点的电荷的电量减半,则P点场强减半

B. P点没有检验电荷,则P点的场强为零

C. P点的场强越大,则同一电荷在P点所受的电场力越大

D. P点的场强方向为检验电荷在该点的受力方向

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【题目】如图所示,真空中固定两个等量异号点电荷+Q、-Q,图中O是两电荷连线中点,a、b两点与+Q的距离相等,c、d是两电荷连线垂直平分线上的两点,bcd构成一等腰三角形,a、e两点关于O点对称.则下列说法正确的是

A. a、b两点的电势相同

B. a、e两点的电场强度相同

C. 将电子由c沿cd边移到d的过程中电场力做正功

D. 质子在b点的电势能比在O点的电势能大

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【题目】如图所示为某款弹射游戏示意图,光滑水平台面上固定发射器、竖直光滑圆轨道和粗糙斜面,竖直面和竖直靶板。通过轻质拉杆将发射器的弹簧压缩一定距离后释放,滑块从点弹出并从点进人圆轨道,绕转一周后继续在平直轨道上前进,点沿斜面向上运动,滑块从点射向靶板目标(滑块从水平面滑上斜面时不计能量损失)。已知滑块质量,斜面倾角,斜面长,滑块与斜面之间的动摩擦因数,竖直面与靶板间距离为,点离靶板上环中心点的竖直距离,忽略空气阻力,滑块可视为质点。已知,,:

(1)若要使滑块恰好能够到达,则圆轨道允许的最大半径为多大?

(2)在另一次弹射中发现滑块恰能水平击中靶板上的,则此次滑块被弹射前弹簧被压缩到最短时的弹性势能为多大? (结果保留三位有效数字)

(3)板可沿水平方向左右移动靠近或远高斜面,以保证滑块从点出射后均能水平击中靶板。以点为坐标原点,建立水平竖直坐标系(如图) ,则滑块水平击中靶板位置坐标应满足什么条件?

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【题目】为了测量A、B两物体之间的滑动摩擦力,某同学设计了如图所示四个实验方案,在实验操作过程中,认为测力计读数即为滑动摩擦力的大小,则最准确的方案是

A. B.

C. D.

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【题目】2012430日,西昌卫星发射中心发射的圆轨道卫星,其轨道半径为2.8×107 m .它与另一颗同步轨道卫星(轨道半径为4.2×107 m)相比则能判断出(

A. 向心力较小

B. 动能较大

C. 角速度较大

D. 发射速度都是第一宇宙速度

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【题目】气象研究小组用图示简易装置测定水平风速。在水平地面上竖直固定一直杆,半径为R、质量为m的薄空心塑料球用细线悬于杆顶端O,当水平风吹来时,球在风力的作用下飘起来。已知风力大小正比于风速和球正对风的截面积,当风速V0=3m/s时,测得球平衡时细线与竖直方向的夹角θ=30°,则( )

A. 若测得θ=60°时,风速v=6m/s

B. 若风速增大到某一值时,θ可能等于90°

C. 若风速不变,换用半径变大、质量相同的球,则θ不变

D. 若风速不变,换用半径相等、质量变大的球,则θ减小

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同步练习册答案