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题型:简答题
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简答题

一质量m=0.5kg的滑块以一定的初速度冲上一倾角为37°足够长的斜面,某同学利用DIS实验系统测出了滑块冲上斜面过程中多个时刻的瞬时速度,如图所示为通过计算机绘制出的滑块上滑过程的v-t图.求:(g取10m/s2

(1)滑块冲上斜面过程中的加速度大小;

(2)滑块与斜面间的动摩擦因数;

(3)判断滑块最后能否返回斜面底端?若能返回,求出返回斜面底端时的动能;若不能返回,求出滑块停在什么位置.

正确答案

(1)由图示v-t图象可知,滑块的加速度:

a===12m/s2

(2)物体在冲上斜面过程中,由牛顿第二定律得:

mgsin37°+μmgcos37°=ma,解得:μ=0.75;

(3)由于μ=tan37°=0.75,则μmgcos37°=mgsin37°,

滑块速度减小到零后,所受合力为零,滑块将静止在斜面上不变返回;

滑块上滑过程,位移s=t=×0.5=1.5m,

则滑块将停在距斜面低端1.5m处.

答:(1)滑块冲上斜面过程中的加速度大小为12m/s2

(2)滑块与斜面间的动摩擦因数为0.75;

(3)滑块不能返回斜面底端,滑块停在距斜面底端1.5m处.

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题型:简答题
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简答题

将质量m=0.1kg的圆环套在固定的水平直杆上.环的直径略大于杆的截面直径.环与杆间动摩擦因数μ=0.8.对环施加一位于竖直平面内斜向上,与杆夹角θ=53°的拉力F,使圆环以a=4.4m/s2的加速度沿杆运动,求F的大小.

正确答案

对环受力分析,受重力、拉力、弹力和摩擦力;令Fsin53°=mg,F=1.25N 此时无摩擦力.

当F<1.25N 时,杆对环的弹力向上,由牛顿定律有:

Fcosθ-μFN=ma,FN+Fsinθ=mg,

解得:F=1N

当F>1.25N时,杆对环的弹力向下,由牛顿定律有:

Fcosθ-μFN=ma,Fsinθ=mg+FN

解得:F=9N

答:F的大小为1N或者9N.

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题型:简答题
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简答题

(9分)如图所示,在倾角为θ的光滑斜面上,有一长为l的细线,细线的一端固定在O点并可绕O点转动,另一端拴一质量为m的小球,现使小球恰好能在斜面上做完整的圆周运动,求:  

(1)小球通过最高点A时的速度vA

(2)小球通过最低点B时的速度vB

(3)小球通过最低点B时,细线对小球的拉力T

正确答案

(1)(2)(3)

试题分析:(1)小球恰好能在斜面上做完整的圆周运动,则小球通过A点时的拉力为零,根据圆周运动和牛顿第二定律有:,解得

(2)小球从A点运动到B点,根据机械能守恒定律有:

解得

(3)小球在B点时根据圆周运动和牛顿第二定律有:

解得

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题型:简答题
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简答题

如图,细绳一端系着质量M=0.6kg的物体,静止在水平面,另一端通过光滑小孔吊着质量m=0.3kg的物体,M的中点与圆孔距离为0.2m,并知M和水平面的最大静摩擦力因数为μ=,现使此平面绕中心轴线转动,问角速度w在什么范围m会处于静止状态?(g取10m/s2)

正确答案

2.9 rad/s≤w ≤ 6.5 rad/s。

试题分析:设物体M和水平面保持相对静止。

当w具有最小值时,M有向圆心运动趋势,故水平面对M的摩擦力方向和指向圆心方向相反,且等于最大静摩擦力

隔离M有:T-μMg =Mw12r     

w1 =2.9(rad/s)      

当w具有最大值时,M有离开圆心趋势,水平面对M摩擦力方向指向圆心.

隔离M有:T+μMg =Mw22r     

w2=6.5(rad/s)     

故w范围是:2.9 rad/s≤w ≤ 6.5 rad/s。     

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题型:简答题
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简答题

如图所示,AB两物体用细绳相连跨过光滑的定滑轮,A放在粗糙的水平桌面上,B物体悬空。现用水平拉力F拉着A物体,使得B物体以5 m/s2的加速度匀加速竖直上升,已知AB物体的质量分别为1kg和2kg, A与桌面的动摩擦因数为0.2, g=10 m/s2;试求:水平拉力F的大小是多少?

正确答案

F=37N

试题分析:对A:

对B:

解得:F=37N

点评:做此类型的题目关键是对AB分别分析,根据牛顿第二定律解题

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题型:简答题
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简答题

物体A的质量M=1kg,静止在光滑水平面上的平板车B的质量为m=0.5kg、长L=1m。某时刻A以v0=4m/s向右的初速度滑上木板B的上表面,在A滑上B的同时,给B施加一个水平向右的拉力。忽略物体A的大小,已知A与B之间的动摩擦因数µ=0.2,取重力加速度g=10m/s2.试求:

(1)若F=5N,物体A在小车上运动时相对小车滑行的最大距离;

(2)如果要使A不至于从B上滑落,拉力F大小应满足的条件。

正确答案

(1)△s= SA- SB=0.5m(2)力F应满足的条件是:

(1)物体A滑上木板B以后,作匀减速运动,有µmg =maA 得aA=µg="2" m/s2   

木板B作加速运动,有F+µmg=MaB,得:aB="14" m/s2                        

两者速度相同时,有V0-aAt=aBt,得:t=0.25s                               

A滑行距离:SA=V0t-aAt2/2=15/16m                                       

B滑行距离:SB=aBt2/2=7/16m                                             

最大距离:△s= SA- SB=0.5m                                             

(2)物体A不滑落的临界条件是A到达B的右端时,A、B具有共同的速度v1,则:

………③                                          

又:……………④                                        

由、③、④式,可得:                                      

再代入②式得:                                     

若F<1N,则A滑到B的右端时,速度仍大于B的速度,于是将从B上滑落,所以F必须大于等于1N。                                                         

当F较大时,在A到达B的右端之前,就与B具有相同的速度,之后,A必须相对B静止,才不会从B的左端滑落。即有:         

所以:                                                        

若F大于3N,A就会相对B向左滑下。

综上:力F应满足的条件是:

本题考查的是牛顿第二定律的应用问题,首先根据牛顿第二定律解出A滑上B时各自的加速度,进而解出最大距离;再根据物体A不滑落的临界条件是A到达B的右端时A、B具有共同的速度,解出B的加速度,从而求出拉力F的范围;

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题型:填空题
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填空题

一端固定在光滑面O点的细线,A、B、C各处依次系着质量相同的小球A、B、C,如图所示,现将它们排列成一直线,并使细线拉直,让它们在桌面上绕O点作圆周运动,如果增大转速,细线将在OA、AB、BC三段线中______段先断掉.

正确答案

设A、B、C三个球的角速度为ω,质量都为m.根据牛顿第二定律得

   对C:FBC=mω2rc

   对B:FAB-FBC=mω2rB

   对A:FOA-FAB=mω2rA由以上式可知,FOA>FAB>FBC,所以在OA、AB、BC三段线中OA段先断掉.

故答案为:OA

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题型:简答题
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简答题

(18分)、如图所示,绝缘水平面上相k=1.6m的空间内存在水平向左的匀强电场,质量=0.1kg、带电量=+1×的滑块 (视为质点) 以=4m/s的初速度沿水平面向右进入电场区域,滑块与水平面间的动摩擦因数=0.4,设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等。(g取10m/)

(1) 如果滑块不能离开电场区域,电场强度的取值范围多大。 

(2) 如果滑块能离开电场区域,请根据有关计算讨论后在坐标中画出电场力对滑块所做的功与电场力的关系图象。

正确答案

(1)(2)W=0                            

(1)小滑块在摩擦力和电场力的作用下,向右做匀减速直线运动,设加速度为a,依题意和牛顿第二定律,有:

                           ①……

又:                               ②……

                                 ③……3分

若小滑块不会从右侧离开电场区域,由匀变速直线运动规律,有:

                             ④……

联立①②③④并代入数据得:  ⑤……3分

若小滑块不会从左侧离开电场区域,必须满足:

≤f                                 ⑥……

②⑤⑥可得:       ⑦……2分

(2)如果小滑块会离开电场区域,电场力F必须满足:

F="qE=" 1×10-7×106≤0.1N            ⑧……

或   F=qE=1×10-7×4×106>0.4N           ⑨……2分

若F≤0.1N,小滑块将从右侧离开电场区域,此过程小滑块在电场中的位移s=1.6m,则电场力做功                     ⑩……2分

若F>0.4N,小滑块将从左侧离开电场区域,此过程小滑块在电场中的位移s=0,电场力做功为0,即W=0                           ……2分

评分说明:正确作图共4分

本题结合电场力考查牛顿第二定律的应用,小滑块在摩擦力和电场力的作用下,向右做匀减速直线运动,判断出摩擦力方向,由牛顿第二定律可求得加速度大小,如果小滑块不会从右侧离开电场区域,由匀变速直线运动规律可求得加速度取值范围,同时得到电场强度的取值范围,如果小滑块不会从左侧离开电场区域,必须满足电场力小于等于最大静摩擦力,从而求得场强取值范围,同理如果小滑块会离开电场区域,电场力F必须小于等于0.1N或大于0.4N,根据这两个范围确定电场力做功的大小

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题型:简答题
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简答题

如图所示,在一个水平向右运动的质量为M的车厢内,用一定滑轮通过一轻绳悬挂A、B两个物体。A的质量为,B的质量为,且,B的悬绳在竖直方向上,A的悬绳向左偏离竖直方向θ角。两物体与车厢相对静止,滑轮的质量不计,求车厢地板对B物体的摩擦力和支持力的大小。

 

正确答案

;      

以A为研究对象,设小车加速度为a,绳的拉力为T

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题型:简答题
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简答题

如图,传送带AB总长为l=10m,与一个半径为R=0.4m的光滑1/4圆轨道BC相切于B点。传送带速度恒为v=6m/s,方向向右。现有一个滑块以一定初速度v0从A点水平冲上传送带,滑块质量为m=10kg,滑块与传送带间的动摩擦因数为μ=0.1。已知滑块运动到B端时,刚好与传送带共速。

(1)v0

(2)滑块能上升的最大高度h

(3)求滑块第二次在传送带上滑行时,滑块和传送带系统产生的内能。

正确答案

(1)v0=4m/s或m/s  (2)1.8m  (3)220J 

试题分析:(1)滑块运动过程中加速度为

若物体的速度小于传送带的速度,加速度为正,则,解得

若物体的速度大于传送带的速度,加速度为负,则,解得

(2)上升过程中机械能守恒,则:解得

(3)滑块第二次在传送带上滑行时,假如滑块只做减速运动,加速度为,减速运动的位移为:,即,所以滑块到A端时速度不为零,,解得,故此过程中传送带的位移为,所以滑块和传送带的相对位移为,故摩擦力做功为

点评:在分析第一问时,一定要注意滑块在传送带上有可能做减速运动,即传送带的速度小于滑块的速度,

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题型:简答题
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简答题

)如图所示,ABC为一细圆管构成的圆轨道,将其固定在竖直平面内,轨道半径为R(比细圆管的半径大得多),OA水平,OC竖直,最低点为B,最高点为C,细圆管内壁光滑。在A点正上方某位置有一质量为m的小球(可视为质点)由静止开始下落,刚好进入细圆管内运动。已知细圆管的内径稍大于小球的直径,不计空气阻力。

(1)若小球经过C点时恰与管壁没有相互作用,求小球经过C点时的速度大小;

(2)若小球刚好能到达轨道的最高点C,求小球经过最低点B时的速度大小和轨道对小球的作用力大小;

(3)若小球从C点水平飞出后恰好能落回到A点,求小球刚开始下落时距离A点的高度。

正确答案

(1)(2)2;5mg(3)1.25R

试题分析:(1)因为小球通过C点时与管壁无相互作用力,

所以重力充当向心力

解得vc=

(2)因为小球恰好到达最高点C,所以小球通过C点时速度为零,

对小球由B到C的过程根据动能定理,

 

解得vB=2

对经过B点时,根据牛顿第二定律得    

解得FN=5mg

(3)小球从C点飞出后做平抛运动 则

联立解得

从开始下落到经过C点,根据机械能守恒定律

解得h=1.25R

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题型:简答题
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简答题

质量为150kg的摩托车,由静止开始沿倾角为10°的斜坡以1m/s2的加速度向上行驶,若所受空气和摩擦总阻力是车重的0.03倍,摩托车的额定功率为4.5kW。

求:(1)它能维持匀加速行驶的时间是多少?

(2)行驶12.5m时摩托车的功率为多少?(sin10°=0.17)

正确答案

(1)10s(2)

试题分析:(1)根据牛顿第二定律:(2分)

解得加速阶段的牵引力:(1分)

加速阶段的末速度(1分)

它能维持匀加速行驶的时间:(1分)

可得行驶12.5m时摩托车的速度

(1分)

则此时摩托车仍在匀加速阶段其功率为(1分)

点评:本题难度较小,力决定运动,因此要先分析受力,求得加速度后转化为运动学问题再求解

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题型:填空题
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填空题

一物块置于光滑的水平面上,受方向相反的水平力F1,F2作用从静止开始运动,两力随位移x变化的规律如图,则位移x=       m时物块的动能最大,最大动能为      J.

正确答案

2m  10J

试题分析:对物体进行受力分析,水平方向受F1和F2的作用,F1和F2方向相反且F1逐渐减小F2逐渐增大,物体做加速度越来越小的加速运动,当加速度减为0时,速度最大,动能最大。由图知x=2m时两力相等,此过程中两力的功可由图像面积求得分别为W1=15J,W2=-5J,由动能定理知最大动能为10J。

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题型:简答题
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简答题

参加电视台娱乐节目,选手要从较高的平台上以水平速度跃出后,落在水平传送带上,已知平台与传送带高度差H=1.8 m,水池宽度x0=1.2 m,传送带A、B间的距离L0=20 m,由于传送带足够粗糙,假设人落到传送带上后瞬间相对传送带静止,经过一个Δt=1.0 s反应时间后,立刻以a=2 m/s2恒定向右加速度跑至传送带最右端.

(1)若传送带静止,选手以v0=3 m/s水平速度从平台跃出,求从开始跃出到跑至传送带右端经历的时间.

(2)若传送带以u=1 m/s的恒定速度向左运动,选手要能到达传送带右端,他从高台上跃出的水平速度v1至少多大?在此情况下到达B点时速度大小是多少?

正确答案

(1)6.0 s (2)4.08 m/s 

试题分析:(1)设选手落在传送带前的运动时间为,水平运动距离为;选手在传送带上的运动时间为,运动距离为,由运动学公式可得=0.6 s.

.

.

(2)设水平跃出速度v1,落到传送带1 s反应时间内向左位移大小为,则=uΔt=1 m.

然后设向左减速至速度为零又向左发生位移为,则=0.25 m.

不从传送带上掉下,平抛水平位移

,最小速度为4.08 m/s.

设在此情况下到达B点时速度大小为v,则.

点评:解决本题的关键分析出选手的运动情况,然后根据平抛运动和运动学公式求解.

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题型:简答题
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简答题

(18分)如图所示,在倾角为的光滑斜面上端系着一劲度系数为k的轻弹簧,弹簧的下端连有一质量为m的小球,球被一垂直于斜面的挡板A挡住,此时弹簧没有形变.若手持挡板A以加速度a(a < gsin)沿斜面向下做匀加速运动,求:

(1)从挡板开始运动到球与挡板分离所经历的时间;

(2)从挡板开始运动到小球的速度达到最大,球所经过的路程.

正确答案

(1)   (2)  

(1) 当球与刚挡板分离时,球与板有相同的加速度,但它们之间无相互作用。设此时小球的位移为x:

小球受力如图:  ……(4分)

         …… (2分)

        …… (2分)

解得:     ……  (1分)

(2) 挡板与球分开后,球先加速,后减速

时,有最大速度   (4分)

此时,弹簧伸长量为x`,,即 (4分)

球经过的路程  (1分)

本题考查牛顿第二定律的应用,当球与刚挡板分离时,球与板有相同的加速度,但它们之间无相互作用,根据此条件分析小球的受力情况,根据牛顿第二定律列公式求得加速度大小,再由位移与时间的关系求得运动时间,挡板与球分开后,球先加速,后减速,当重力沿斜面向下的分力等于摩擦力时小球的速度最大,由受力分析可求得此时弹簧的型变量,即为路程大小

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