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题型:简答题
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简答题

某人欲将质量m=2.0×102kg的货箱推上高h=1.0m的卡车,他使用的是一个长L=5.0m的斜面(斜面与水平面平滑连接),如图所示.假设货箱与水平面和斜面的动摩擦因数均为μ=0.10,此人沿平行于地面和斜面对货箱所施的最大推力均为Fm=4.0×102N.为计算方便可认为cosθ≈1,g取10m/s2

(1)通过计算说明此人从斜面底端,用平行于斜面的力不能把货箱匀速推上卡车;

(2)此人要把货箱推上卡车,需要先在水平地面上推动货箱做加速运动,使货箱在斜面的底端 A处具有一定的速度,接着继续用平行于斜面最大推力Fm推货箱.为把货箱推到斜面顶端的卡车上,货箱在斜面底端的速度至少为多大?

(3)此人先以水平力,后以平行于斜面的力推货箱,推力大小总是Fm,那么,把静止于地面的货箱从水平面推到卡车上至少需做多少功?

正确答案

(1)设货箱与斜面间的滑动摩擦力为f,斜面对货箱的支持力为N,斜面倾角为θ,平行于斜面用力把货箱匀速推上卡车用力为F,则:

f=μN

N=mgcosθ

F=f+mgsinθ

F=6.0×102N

因为Fm小于需要的推力6.0×102N,所以不能把货箱匀速推上卡车.

(2)欲求货箱在斜面低端的最小速度,则可设货箱到达斜面顶端时速度为零.设货箱在斜面上做匀减速运动的加速度大小为a1,货箱在斜面底端时速度至少为v,根据牛顿第二定律:

mgsinθ+μmgcosθ-Fm=ma1解得:

a1=1.0 m/s2

根据运动学公式有:v2=2a1L

解得:v=m/s≈3.2m/s 

(3)要使推力做功最少,则货箱到达斜面顶端时速度为零,即货箱通过A点时速度为v,设货箱在推力Fm作用下沿水平面运动距离为s到斜面底端时,速度大小为v,根据动能定理有:

Fms-μmgs=mv2解得:s=5.0m

此人在全过程做的功为:W=Fm(s+L)=4.0×103J;

答:(1)不能将货箱推上去;

(2)货箱在斜面底端的速度至少为3.2m/s;

(3)此人在全程做的功为4.0×103J.

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简答题

图中有一个竖直固定在地面的透气圆筒,筒中有一劲度为k的轻弹簧,其下端固定,上端连接一质量为m的薄滑块,圆筒内壁涂有一层新型智能材料——ER流体,它对滑块的阻力可调。起初,滑块静止,ER流体对其阻力为0,弹簧的长度为L,现有一质量也为m的物体从距地面2L处自由落下,与滑块碰撞后粘在一起向下运动。为保证滑块做匀减速运动,且下移距离为时速度减为0,ER流体对滑块的阻力须随滑块下移而变。试求(忽略空气阻力):

(1)下落物体与滑块碰撞过程中系统损失的机械能;

(2)滑块向下运动过程中加速度的大小;

(3)滑块下移距离d时ER流体对滑块阻力的大小。

正确答案

解:(1)设物体下落末速度为v0,由机械能守恒定律

,得

设碰后共同速度为v1,由动量守恒定律

2mv1=mv0,得

碰撞过程中系统损失的机械能

(2)设加速度大小为a,有

(3)设弹簧弹力为FN,ER流体对滑块的阻力为FER,受力分析如图所示

 

FS=kx

x=d+mg/k

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简答题

在足够大的绝缘光滑水平面上有一质量m=1.0×10-3kg、带电量q=1.0×10-10C的带正电的小球,静止在O点.以O点为原点,在该水平面内建立直角坐标系Oxy.在t0=0时突然加一沿x轴正方向、大小E1=2.0×106V/m的匀强电场,使小球开始运动.在t1=1.0s时,所加的电场突然变为沿y轴正方向、大小E2=2.0×106V/m的匀强电场.在t2=2.0s时所加电场又突然变为另一个匀强电场E3,使小球在此电场作用下在t3=3.0s时速度变为零.求:

(1)在t1=1.0s时小球的速度v1的大小;

(2)在t2=2.0s时小球的位置坐标x2、y2

(3)匀强电场E3的大小;

(4)请在图的坐标系中绘出该小球在这3s内的运动轨迹.

正确答案

(1)在0-1.0s时间内小球沿x轴正方向做匀加速运动,则有  a1==m/s2=0.2m/s2,v1=a1•△t1=0.2×1.0m/s=0.2m/s;在0-1.0s时间内小球的位移为x1=a1(△t)2=0.1m,小球从原点运动到(0.1m,0)处;

(2)在t1=1.0s到t2=2.0s的时间内,x2=x1+a1△t22+v1△t2=0.1m+×0.2×1.02m+0.2×1m=0.4m,y2=a2△t22=×0.2×1.02m=0.1m.

(3)由v22=2v12,得t2=2.0s时小球的速度为:v2=v1=×0.2m/s=0.28m/s,a3==m/s2=0.28m/s2

E3===2.8×106V/m

(4)带电小球的运动情况如下:在0-1.0s时间内小球的位移为x1=a1(△t)2=0.1m,小球从原点运动到(0.1m,0)处;在t1=1.0s到t2=2.0s的时间内,小球的轨迹是抛物线,从(0.1m,0)处运动到(0.4m,0.1m)处;在t2=2.0s到t3=3.0s的时间内,小球运动的位移为x3=a3(△t)2=0.28m,从(0.4m,0.1m)处沿直线运动到(0.4m,0.2m)处;画出三段运动轨迹如图,

答:(1)在t1=1.0s时小球的速度v1的大小为0.2m/s;

(2)在t2=2.0s时小球的位置坐标x2为0.4m,y2为0.1m.

(3)匀强电场E3的大小为2.8×106V/m;

(4)绘出该小球在这3s内的运动轨迹如图所示.

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简答题

如图所示,质量m=1.0kg的物块在倾角θ的斜面上,由静止开始释放,过B点时速度为2.0m/s,过C点时速度为3.0m/s.已知BD长为2.1m,CD长为1.6m.(g取10m/s2

(1)物块下滑的加速度多大?

(2)选D处为零势能面,写出物块下滑过程中最大重力势能与倾角θ的关系式.

(3)假设物块下滑过程中机械能守恒,则倾角θ是多少?

正确答案

(1)从B到C过程中,x=0.5m

由υC2-υB2=2ax得

代入解得  a=5m/s2

(2)A点速度为零,从A到B距离为x′

由υB2-02=2ax′

得到x'=0.4m

所以相对于D,A的高度为H=(x′+BD)sinθ=2.5sinθ

最大重力势能EPm=mgH=25sinθ

(3)从B到C过程中,若机械能守恒,则有EKB+EPB=EKC+EpC

即:mgBCsinθ=m(υc2-υB2)

代入解得 θ=30°

答:

(1)物块下滑的加速度是5m/s2

(2)选D处为零势能面,物块下滑过程中最大重力势能与倾角θ的关系式为EPm=25sinθ.

(3)假设物块下滑过程中机械能守恒,则倾角θ是30°.

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简答题

如图所示,水平桌面上有一轻弹簧,左端固定在A点,自然状态时其右端位于B点。D点位于水桌面最右端,水平桌面右侧有一竖直放置的光滑轨道MNP,其形状为半径R=0.8m的圆环剪去左上角135°的圆弧,MN为其竖直直径,P点到桌面的竖直距离为R,P点到桌面右侧边缘的水平距离为2R。用质量m1=0.4kg的物块将弹簧缓慢压缩到C点,释放后弹簧恢复原长时物块恰停止在B点。用同种材料、质量为m2=0.2kg的物块将弹簧缓慢压缩到C点释放,物块过B点后其位移与时间的关系为,物块从D点飞离桌面后恰好由P点沿切线落入圆轨道。g=10m/s2,求:

(1)BD间的水平距离;

(2)判断m2能否沿圆轨道到达M点;

(3)m2释放后在桌面上运动的过程中克服摩擦力做的功。

正确答案

解:(1)设物块由D点以初速度做平抛,落到P点时其竖直速度为 

     

      得m/s

      或设平抛用时为t,则

      在竖直方向上:

      在水平方向上:

      可得

      在桌面上过B点后初速m/s,加速度a=-4m/s2

      BD间位移为m

(2)若物块能沿轨道到达M点,其速度为,由机械能守恒定律得: 

     

      轨道对物块的压力为FN,则

      解得

      即物块不能到达M点

(3)设弹簧长为AC时的弹性势能为Ep,物块与桌面间的动摩擦因数为μ

      释放m1时:

      释放m2时:

      且m1=2m2

      解得J

      m2释放后在桌面上运动过程中克服摩擦力做功为Wf,则由能量转化及守恒定律得:

     

      解得Wf=5.6J

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简答题

图中有一个竖直固定在地面的透气圆筒,筒中有一劲度为k的轻弹簧,其下端固定,上端连接一质量为m的薄滑块,圆筒内壁涂有一层新型智能材料——ER流体,它对滑块的阻力可调。起初,滑块静止,ER流体对其阻力为0,弹簧的长度为L,现有一质量也为m的物体从距地面2L处自由落下,与滑块碰撞后粘在一起向下运动。为保证滑块做匀减速运动,且下移距离为时速度减为0,ER流体对滑块的阻力须随滑块下移而变。试求(忽略空气阻力):

(1)下落物体与滑块碰撞过程中系统损失的机械能;

(2)滑块向下运动过程中加速度的大小;

(3)滑块下移距离d时ER流体对滑块阻力的大小。

正确答案

解:(1)设物体下落末速度为v0,由机械能守恒定律

,得

设碰后共同速度为v1,由动量守恒定律

2mv1=mv0,得

碰撞过程中系统损失的机械能

(2)设加速度大小为a,有

(3)设弹簧弹力为FN,ER流体对滑块的阻力为FER,受力分析如图所示

 

FS=kx

x=d+mg/k

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简答题

一个质量m=0.1kg的正方形金属框总电阻R=0.5Ω,金属框从表面绝缘且光滑的斜面顶端(金属框上端与AA′重合)由静止开始沿斜面下滑,下滑过程中穿过一段边界与斜面底边BB′平行、宽度与线框边长相同的匀强磁场后滑至斜面底端(金属线框下边与BB′重合),设金属框在下滑过程中的速度为v,与其对应的位移为s,整个运动过程的v2-s图象如图所示,已知匀强磁场方向垂直斜面向上,取g=10m/s2

(1)根据v2-s图象所提供的信息,计算出斜面倾角θ和磁场宽度d.

(2)匀强磁场的磁感应强度多大?

正确答案

(1)据v2-s图象知,当线框进入磁场时:v2=16(m/s)2,s=1.6m

由v2=2as得:a==5m/s2

对线框,由牛顿第二定律得:mgsinθ=ma

解得:θ=30°

磁场的宽厚d=2m=0.5m

(2)由图线知线框穿过磁场的过程中匀速运动,且v=m/s=4m/s

由平衡条件得:F=mgsinθ

又F=BId=Bd•=

由上两式解得:B=0.5T

答:

(1)斜面倾角θ为30°,磁场宽度d是0.5m.

(2)匀强磁场的磁感应强度是0.5T.

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单选题

从静止开始做匀加速直线运动的汽车,第1s内的位移为0.4m,则

[ ]

A第1s末的速度为0.4m/s

B加速度为0.8m/s2

C第2s内通过的位移为1.6m

D前2s内通过的位移为1.2m

正确答案

B
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题型: 多选题
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多选题

汽车刹车后开始做匀减速运动,第1s内和第2s内的位移分别为3m和2m,那么

[ ]

A汽车加速度为-1m/s2

B5s末汽车的速度为0

C从2s末开始,汽车还能继续向前滑行的最大距离是1.125m

D从2s末开始,汽车还能继续向前滑行的最大距离是1.25m

正确答案

A,B,C
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题型: 单选题
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单选题

从静止开始做匀加速直线运动的物体,第1s内通过的位移为0.3m,则

[ ]

A第ls末的速度为0.3m/s

B第2s内通过的位移是1.2m

C加速度为0.6m/s2

D前2s内的平均速度是l.2m/s

正确答案

C
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单选题

一质点沿直线ox做加速运动,它离开O点的距离随时间t的变化关系为x=5+2t3,其中x的单位是m,t的单位是s,它的速度v随时间t的变化关系是v=6t2,其中t的单位是s。设该质点在t=0到t=2s间的平均速度为v1,t=2s到t=3s间的平均速度为v2,则

[ ]

Av1=12m/sv2=39m/s

Bv1=8m/sv2=38m/s

Cv1=12m/sv2=19.5m/s

Dv1=8m/sv2=13m/s

正确答案

B
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多选题

一个物体由静止开始做加速度为4m/s2的匀加速直线运动,关于前3s内的运动情况,下列叙述正确的是

[ ]

A1s末、2s末、3s末的速度之比为1:2:3

B它在第2秒内的平均速度等于2.5秒时的瞬时速度

C它在前3秒内的平均速度为6m/s

D它在第3秒内的位移为10m

正确答案

A,C,D
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单选题

A、B两辆汽车在笔直的公路上同向行驶。A车一直以20m/s的速度做匀速运动,当B车在A车前80m处时,B车速度为4m/s,且正以2m/s2的加速度做匀减速运动。则A车须经几秒可以追上B车?

[ ]

A4s  

B4.2s   

C5s  

D20s

正确答案

B
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单选题

一个物体做单向加速直线运动,依次经过A、B、C三点,B为AC的中点,物体在AB段的加速度恒为a1,在BC段的加速度恒为a2,已知物体在A、B、C三点的速度分别为vA、vB、vC,且有vA<vC,vB=(vA+vC)/2,则加速度a1、a2的大小关系为

[ ]

Aa1<a2

Ba1=a2

Ca1a2

D条件不足,无法确定

正确答案

A
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多选题

一小球沿斜面滑下,依次经过A.B.C三点,已知AB=6m,CB=10m,小球经过AB和BC两段所用的时间均为2s;则小球在经过A.B.C三点的速度大小分别为( )

A2m/s 3m/s 4m/s

B2m/s 4m/s 6m/s

C3m/s 4m/s 5m/s

D3m/s 5m/s 6m/s

正确答案

B,C
下一知识点 : 相互作用
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