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题型:简答题
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简答题

如图所示,竖直放置的半圆形光滑绝缘轨道半径为R,圆心为O,下端与绝缘水平轨道在B点相切.一质量为m、带电荷量为+q的物块(可视为质点),置于水平轨道上的A点.已知A、B两点间的距离为L,物块与水平轨道间的动摩擦因数为μ,重力加速度为g.

(1)若物块能到达的最高点是半圆形轨道上与圆心O等高的C点,则物块在A点水平向左运动的初速度应为多大?

(2)若整个装置处于竖直向上的匀强电场中,物块在A点水平向左运动的初速度vA=,沿轨道恰好能运动到最高点D.则匀强电场的电场强度为多大?

正确答案

解:(1)设物体在A点时的速度为v1,由动能定理有:

-μmgL-mgR=0-mv2 

解得:v=

(2)设匀强电场的电场强度大小为E、物块在D点时的速度为vD,则有:

mg-Eq=m 

-μ(mg-Eq)L-(mg-Eq)•2R=m-m 

解得:E=

答:(1)物块在A点水平向左运动的初速度应为

(2)匀强电场的电场强度为

解析

解:(1)设物体在A点时的速度为v1,由动能定理有:

-μmgL-mgR=0-mv2 

解得:v=

(2)设匀强电场的电场强度大小为E、物块在D点时的速度为vD,则有:

mg-Eq=m 

-μ(mg-Eq)L-(mg-Eq)•2R=m-m 

解得:E=

答:(1)物块在A点水平向左运动的初速度应为

(2)匀强电场的电场强度为

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简答题

如图所示,小物体质量m=1kg,放在高度为h=5m、长度为S=10m的粗糙水平固定平台的左端A点,小物体与桌面之间的动摩擦因数μ=0.1,在水平平台的右侧有一倾角为53°的斜面BC.现用水平拉力F=3N从静止开始作用于小物体.不计空气阻力.试求:(g取10m/s2

(1)如果使小物体能到达桌子边缘B,水平力F至少作用多少时间?

(2)如果使小物体的落地点恰为斜面的底端C,则水平力F作用多少距离?

(3)请写出小物体平抛的水平距离X与水平力F作用距离L(L不大于10m)的关系式.

正确答案

解:(1)据牛顿运动定律知F作用时的加速度为a===2m/s2

设F作用的时间为t,根据动能定理知

Fx′-fS=0

即F-μmgs=0

解得t′=s

(2)物块离开B后做平抛运动,根据平抛运动规律知

h=

x=vBt=

解得vB=3.75m/s

根据动能定理知Fx2--μmgs=-0

解得x2=8m

(3)根据动能定理知

FL-μmgS=-0

X=vBt

Xtan53°=

联立得X=

答:(1)如果使小物体能到达桌子边缘B,水平力F至少作用s;

(2)如果使小物体的落地点恰为斜面的底端C,则水平力F作用8m;

(3)小物体平抛的水平距离X与水平力F作用距离L(L不大于10m)的关系式X=

解析

解:(1)据牛顿运动定律知F作用时的加速度为a===2m/s2

设F作用的时间为t,根据动能定理知

Fx′-fS=0

即F-μmgs=0

解得t′=s

(2)物块离开B后做平抛运动,根据平抛运动规律知

h=

x=vBt=

解得vB=3.75m/s

根据动能定理知Fx2--μmgs=-0

解得x2=8m

(3)根据动能定理知

FL-μmgS=-0

X=vBt

Xtan53°=

联立得X=

答:(1)如果使小物体能到达桌子边缘B,水平力F至少作用s;

(2)如果使小物体的落地点恰为斜面的底端C,则水平力F作用8m;

(3)小物体平抛的水平距离X与水平力F作用距离L(L不大于10m)的关系式X=

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简答题

如图所示,水平传送带AB长L=11m,以v0=4m/s的恒定速度转动,水平光滑台面与传送带平滑连接于B点,竖直平面内的半圆形光滑轨道半径R=0.4m,与水平台面相切于C点,一质量m=1kg的物块(可视为质点),从A点无初速度释放,物块与传送带之间的动摩擦因数μ=0.2,重力加速度g=10m/s2.试求:

(1)物块刚滑过C点时对轨道的压力FN

(2)物块在A点至少要具有多大的速度,才能通过半圆形轨道的最高点D?

正确答案

解:(1)物块在传送带上在滑动摩擦力作用下做匀加速运动,根据牛顿第二定律可知,加速度a=,当物块加速至传送带速度时的位移x=<L

所以物块到达B点时速度vB=v0=4m/s

因为水平平台光滑,所以从B到C物块匀速运动,即vC=vB=4m/s

在C点,物块所受合力提供圆周运动向心力有:

可得轨道对物块的支持力

根据牛顿第三定律知,物块对轨道的压力FN大小为50N,方向竖直向下.

(2)物块经过半圆轨道最高点D的最小速度为:

由C到D的过程中,由动能定理有:-2mgR=

解得:>4m/s

可见,物块从A到B的全过程中一直做匀减速直线运动,到达B端的速度至少为:

由运动学公式有:

解得:=

答:(1)物块刚滑过C点时对轨道的压力FN为40N,方向竖直向下;

(2)物块在A点至少要具有8m/s的速度,才能通过半圆形轨道的最高点D.

解析

解:(1)物块在传送带上在滑动摩擦力作用下做匀加速运动,根据牛顿第二定律可知,加速度a=,当物块加速至传送带速度时的位移x=<L

所以物块到达B点时速度vB=v0=4m/s

因为水平平台光滑,所以从B到C物块匀速运动,即vC=vB=4m/s

在C点,物块所受合力提供圆周运动向心力有:

可得轨道对物块的支持力

根据牛顿第三定律知,物块对轨道的压力FN大小为50N,方向竖直向下.

(2)物块经过半圆轨道最高点D的最小速度为:

由C到D的过程中,由动能定理有:-2mgR=

解得:>4m/s

可见,物块从A到B的全过程中一直做匀减速直线运动,到达B端的速度至少为:

由运动学公式有:

解得:=

答:(1)物块刚滑过C点时对轨道的压力FN为40N,方向竖直向下;

(2)物块在A点至少要具有8m/s的速度,才能通过半圆形轨道的最高点D.

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简答题

如图甲,在水平地面上固定一倾角为θ的光滑斜面,一劲度系数为k的绝缘轻质弹簧的一端固定在斜面底端,整根弹簧处于自然状态.一质量为m的滑块从距离弹簧上端为s0处由静止释放,设滑块与弹簧接触过程中没有机械能损失,弹簧始终处在弹性限度内,重力加速度大小为g.

(1)求滑块从静止释放到与弹簧上端接触瞬间所经历的时间t1

(2)若滑块在沿斜面向下运动的整个过程中最大速度大小为vm,求滑块从静止释放到速度大小为vm过程中弹簧的弹力所做的功W.

(3)从滑块静止释放瞬间开始计时,请在乙图中画出滑块在沿斜面向下运动的整个过程中速度与时间关系图象.图中横坐标轴上的t1、t2及t3分别表示滑块第一次与弹簧上端接触、第一次速度达到最大值及第一次速度减为零的时刻,纵坐标轴上的v1为滑块在t1时刻的速度大小,vm是题中所指的物理量.(本问不要求写出计算过程)

正确答案

解:(1)滑块从静止释放到与弹簧刚接触的过程中作初速度为零的匀加速直线运动,设加速度大小为a,则有:

mgsinθ=ma                      

               

联立解得:

                                  

(2)滑块速度最大时受力平衡,设此时弹簧压缩量为x0,则有:

mgsinθ=kx0                        

从静止释放到速度达到最大的过程中,由动能定理得:

                  

(3)假设t1时刻速度为v1,这段时间内匀加速运动我们描点用刻度尺连线即可;设t2时刻速度达到最大,t1到t2时刻物体做加速度减小的加速运动,画一段斜率逐渐减小的平滑曲线即可.设第一次速度为零的时刻为t3,t2到t3时间内物体做加速度增大的减速运动,画一段斜率逐渐增大的平滑曲线即可,

如图所示:

答:(1)求滑块从静止释放到与弹簧上端接触瞬间所经历的时间t1

(2)若滑块在沿斜面向下运动的整个过程中最大速度大小为vm,求滑块从静止释放到速度大小为vm过程中弹簧的弹力所做的功W为

(3)的整个过程中速度与时间关系图象如上图

解析

解:(1)滑块从静止释放到与弹簧刚接触的过程中作初速度为零的匀加速直线运动,设加速度大小为a,则有:

mgsinθ=ma                      

               

联立解得:

                                  

(2)滑块速度最大时受力平衡,设此时弹簧压缩量为x0,则有:

mgsinθ=kx0                        

从静止释放到速度达到最大的过程中,由动能定理得:

                  

(3)假设t1时刻速度为v1,这段时间内匀加速运动我们描点用刻度尺连线即可;设t2时刻速度达到最大,t1到t2时刻物体做加速度减小的加速运动,画一段斜率逐渐减小的平滑曲线即可.设第一次速度为零的时刻为t3,t2到t3时间内物体做加速度增大的减速运动,画一段斜率逐渐增大的平滑曲线即可,

如图所示:

答:(1)求滑块从静止释放到与弹簧上端接触瞬间所经历的时间t1

(2)若滑块在沿斜面向下运动的整个过程中最大速度大小为vm,求滑块从静止释放到速度大小为vm过程中弹簧的弹力所做的功W为

(3)的整个过程中速度与时间关系图象如上图

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简答题

如图所示,一小球A的质量为m,带电量为一g,用长为L 的绝缘轻杆跟固定小球B相连接,绝缘轻杆可绕小球B无摩擦转动.整个装置处于水平向右的匀强电场中,轻杆从图中竖直位置由静止释放,转过的最大角度为1270,(sin37°=0.6,cos37°=0.8).求:

(1)匀强电场的场强大小E;

(2)轻杆转过900时的速度大小.

正确答案

解:(1)根据题意,由动能定理得

  qELcos37°-mg(L+Lsin37°)=0

解得场强 E=

(2)设轻杆转过90°时小球A的速度为v,由动能定理有

  qEL-mgL=mv2-0

解得 v=

答:

(1)匀强电场的场强大小E为

(2)轻杆转过900时的速度大小为

解析

解:(1)根据题意,由动能定理得

  qELcos37°-mg(L+Lsin37°)=0

解得场强 E=

(2)设轻杆转过90°时小球A的速度为v,由动能定理有

  qEL-mgL=mv2-0

解得 v=

答:

(1)匀强电场的场强大小E为

(2)轻杆转过900时的速度大小为

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