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题型:简答题
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简答题

如图所示,在同一竖直平面内两正对着的相 同半圆光滑轨道,相隔一定的距离,虚线沿竖直方向,一小球能在其间运动。今在最低点与最高点各放一个压力传感器,测试小球对轨道的压力,并通过计算机显示出来,当轨道距离变化时,测得两点压力差与距离x的图象如右图所示。(不计空气阻力,g取10m/s2)求:

(1)小球的质量;

(2)相同半圆光滑轨道的半径;

(3)若小球在最低点B的速度为20m/s,为使小球能沿光滑轨道运动,x的最大值。

正确答案

解:(1)设轨道半径为R,由机械能守恒定律得

在B点

在A点

由①②③式得两点的压力差:

 ④

由图象得:截距6mg=6,得m=0.1kg ⑤ 

(2)由④式可知:因为图线的斜率

所以R=2m⑥

(3)在A点不脱离的条件为

由①⑥⑦三式和题中所给已知条件解得:x=15m⑧。

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简答题

如图所示,一个圆弧形光滑细圆管轨道ABC,放置在竖直平面内,轨道半径为R,在A点与水平地面AD相接,地面与圆心O等高,MN是放在水平地面上长为3R、厚度不计的垫子,左端M正好位于A点,将一个质量为m、直径略小于圆管直径的小球从A处管口正上方某处由静止释放,不考虑空气阻力

(1)若小球从C点射出后恰好能打到垫子的M端,则小球经过C点时对管的作用力大小和方向如何?

(2)欲使小球能通过C点落到垫子上,小球离A点的最大高度是多少?

正确答案

解:(1)小球离开C点做平抛运动,落到M点时水平位移为R,竖直下落高度为R,

根据运动学公式可得:

从C点射出的速度为

设小球以Vl经过C点受到管子对它的作用力为FN

由向心力公式可得

由牛顿第三定律知,小球对管子作用力大小方向竖直向下。

(2)小球静止释放的高度最高时,小球运动的水平位移为4R,打到N点。

设能够落到N点的水平速度为v2,根据平抛运动求得:

设小球离A点的最大高度为H,根据机械能守恒定律可知:

 ,

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简答题

在倾角为30°的斜面底端,木块A以某一速度沿斜面向上运动,若木块与斜面间的动摩擦因数为,g取10m/,试求:

(1)木块A在斜面上运动的加速度;

(2)木块A在斜面上离开出发点时和回到出发点时的动能之比;

(3)如在斜面底端处安装一固定且垂直于斜面的挡板,如图所示,不计物块与挡板每次碰撞的机械能损失,求物块以初速度10m/s沿斜面运动所通过的总路程。

正确答案

解:(1)向上运动时:,得

向下运动时:,得

(2)向上运动时:

向下运动时:

联列可得:

(3)全过程:由于,所以物块停在斜面的最下端。

解得:

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简答题

如图所示,静止放在水平桌面上的纸带,其上有一质量为=0.1 kg的铁块,它与纸带右端的距离为=0.5 m,铁块与纸带间、纸带与桌面间动摩擦因数均为μ=0.1。现用力水平向左将纸带从铁块下抽出,当纸带全部抽出时铁块恰好到达桌面边缘,铁块抛出后落地点离抛出点的水平距离为=0.8 m.已知=10 m/s2,桌面高度为=0.8 m,不计纸带质量,不计铁块大小,铁块不滚动.求:

(1)铁块抛出时速度大小;

(2)纸带从铁块下抽出所用时间1

(3)纸带抽出过程产生的内能

正确答案

解:(1)水平方向:

竖直方向:2

由①②联立解得:=2 m/s

(2)设铁块的加速度为1,由牛顿第二定律,得μ1

纸带抽出时,铁块的速度11

③④联立解得1=2 s

(3)铁块的位移1112

设纸带的位移为2;由题意知,21

由功能关系可得=μ2+μ(21) ⑦

由③④⑤⑥⑦联立解得=0.3 J

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简答题

电机带动水平传送带以速度v匀速传动,一质量为m的小木块由静止轻放在传送带上(传送带足够长),若小木块与传送带之间的动摩擦因数为μ,如图所示,当小木块与传送带相对静止时,求:

(1)小木块的位移;

(2)传送带转过的路程;

(3)小木块获得的动能;

(4)摩擦过程产生的摩擦热;

(5)电机带动传送带匀速转动输出的总能量.

正确答案

解:(1)小木块的加速度a=μg

小木块的位移l1

(2) 小木块加速运动的时间t=

传送带在这段时间内位移l2=vt=

(3)小木块获得的动能Ekmv2(4)因摩擦而产生的热等于摩擦力(f)乘以相对位移(ΔL),故Q=f·ΔL=μmg(l2-l1)=mv2(注:Q=Ek,但不是所有的问题都这样)

(5)由能的转化与守恒定律得,电机输出的总能量转化为小木块的动能与摩擦热,所以E=Ek+Q=mv2

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简答题

冰壶比赛是在水平冰面上进行的体育项目,比赛场地示意如图所示,比赛时,运动员在投掷线AB处让冰壶以v0=2m/s的初速度向圆垒圆心O点滑出,已知圆垒圆心O到AB线的距离为30m,冰壶与冰面间的动摩擦因数为。(g取

(1)如果在圆垒圆心O有对方的冰壶,为了将对方冰壶撞开,运动员可以用毛刷擦冰壶运行前方的冰面,使冰壶与冰面间的动摩擦力因数减小,若用毛刷擦冰面后动摩擦因数减少至,则运动员用毛刷擦冰面的长度应大于多少米?

(2)若运动员采用擦刷冰面的方式使冰壶刚好运动到圆垒圆心O点处,那么冰壶运动的最短时间是多少?

正确答案

解:(1)设滑至O点速度为零,由动能定理

解得

运动员刷冰面的距离应大于10m

(2)由(1)计算可知,在冰面上刷10m时,冰壶到达O处时速度为0

在开始刷冰面10m时,冰壶到达O处运动时间最短

刷过后的加速度为

解得

运动d=10m后剩余20m距离以a1做匀减速运动

则冰壶运动最短时间为s

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简答题

在一个水平面上建立x轴,在过原点O垂直于x轴的平面的右侧空间有一个匀强电场,场强大小E=6×105N/C,方向与x轴正方向相同,在原点O处放一个质量m=0.01kg带负电荷的绝缘物块,其带电量q=-5×10-8 C。物块与水平面间的动摩擦因数μ=0.2,给物块一个沿x轴正方向的初速度v0=2m/s。如图所示。试求:

(1)物块沿x轴正方向运动离O点的最远距离;

(2)物体运动的总时间为多长?

正确答案

解:(1)根据动能定理得:  

 

代入数据,得:

(2)物块先向右作匀减速直线运动

根据:,得:

接着物块向左作匀加速直线运动:

根据:(s) 

物块离开电场后,向左作匀减速运动:

根据:,得: 

物块运动的总时间为:

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简答题

在倾角为300的斜面底端,木块A以某一速度沿斜面向上运动,若木块与斜面间的动摩擦因数为,g取10m/,试求:

(1)木块A在斜面上运动的加速度;

(2)木块A在斜面上离开出发点时和回到出发点时的动能之比;

(3)如在斜面底端处安装一固定且垂直于斜面的挡板,如图所示,不计物块与挡板每次碰撞的机械能损失,求物块以初速度10m/s沿斜面运动所通过的总路程。

正确答案

解:(1)向上运动时:,得

向下运动时:,得

(2)向上运动时:

向下运动时:

联列可得:

(3)全过程:由于,所以物块停在斜面的最下端。

解得:

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简答题

【选修3-5选做题】

如图所示,在高为=5m的平台右边缘上,放着一个质量=3kg的铁块,现有一质量为=1kg的钢球以0=10m/s的水平速度与铁块在极短的时间内发生正碰被反弹,落地点距离平台右边缘的水平距离为=2m.已知铁块与平台之间的动摩擦因数为0.5,求铁块在平台上滑行的距离(不计空气阻力,铁块和钢球都看成质点).

正确答案

解:设钢球反弹后的速度大小为1,铁块的速度大小为,碰撞时间极短系统动量

  ①  

钢球做平抛运动   ②        

    ③

由②③①解得t=1s,v1=2m/s,v=4m/s

铁块做匀减速直线运动,加速度大小=5m/s2   ④

最终速度为0,则其运行时间=0.8s   ⑤

所以铁块在平台右滑行的距离=1.6m  ⑥

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简答题

如图所示,小车B原来静止在光滑水平面上,一个质量为m的铁块A(可视为质点),以水平速度v0=4.0 m/s滑上质量为M的小车B的左端,最后恰能滑到小车的右端。已知M:m=3:1,小车长L=1.2 m,g取10 m/s2。求:

(1)A、B最后的速度;

(2)铁块与小车之间的动摩擦因数;

(3)铁块A速度减小到最小所经历的时间。

正确答案

解:(1)铁块恰能滑到小车的右端,此时二者具有相同的速度v,根据动量守恒定律:

mv0=(M+m)v,解得v=

(2)根据功能关系

代入数据求得:μ=0.5

(3)由牛顿第二定律,铁块A的加速度a=-μg

由运动学公式,A减速到v所用时间=0.6 s

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简答题

如图所示,A为位于一定高度处的质量为m=1×10-5 kg带电荷量为q=+1×10-6 C的微粒,B为位于水平地面上的质量为M的用特殊材料制成的长方形空心盒子,盒子与地面间的动摩擦因数为μ=0.2,盒内存在着竖直向上的匀强电场,场强大小E=1×103 N/C,盒外存在着竖直向下的匀强电场,场强大小也为E=1×103 N/C,盒的上表面开有一系列略大于微粒的小孔,孔间距满足一定的关系,使得微粒进出盒子的过程中始终不与盒子接触。当微粒A以1 m/s的速度从孔1进入盒子的瞬间,盒子B恰以v1=0.4 m/s的速度向右滑行。设盒子足够长,取重力加速度g为10m/s2,不计微粒的重力,微粒恰能顺次从各个小孔进出盒子。试求:

(1)从微粒第一次进入盒子至盒子停止运动的过程中,盒子通过的总路程;

(2)微粒A从第一次进入盒子到第二次进入盒子所经历的时问;

(3)盒子上至少要开多少个小孔,才能保证微粒始终不与盒子接触。

正确答案

解:(1)微粒在盒子内、外运动时,盒了的加速度

盒子全过程做匀减速直线运动,所以通过的总路程是

(2)A在盒子内运动时,qE= ma,方向以向上为正方向

由以上得

A在盒子外运动时,qE=ma

,方向向下

A在盒子内运动的时间

同理,A在盒子外运动的时间t2=2×10-2 s

A从第一次进入盒子到第二次进入盒子的时间t=t1+t2=4×10-2 s

(3)微粒运动一个周期盒子减少的速度为△v=a'(t1+t2)=2×(0.02+0.02)=0.08 m/s

从小球第一次进入盒子到盒子停下,微粒球运动的周期数为

故要保证小球始终不与盒子相碰,盒子上的小孔数至少为2n+1个,即11个

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简答题

如图示,电荷量均为q,质量分别为m、3m的小球A 和B中间连接质量不计的细线,在竖直向上的匀强电场中,以速度匀速上升,不计两带电小球间的库仑力作用及空气阻力,求:

(1)电场强度大小及绳的张力。

(2)若某时刻细绳断开,则绳子断开后B球速度为零时,A球速度多大?

(3)若绳子断开瞬间电场强度反向,A经时间与B相碰,则绳长为多少?此时间内两球组成的系统的机械能增量为多少?

正确答案

解:(1)取A、B为整体,由平衡条件得,即

隔离A(或B)则有,所以绳的张力为

(2)将A、B视为整体,因系统合外力为零,所以系统动量守恒,

则有:,得

(3)绳子断开瞬间电场强度反向后,A、B均做类似竖直上抛运动,且A、B的加速度分别为:

知小球A、B经时间发生的位移分别为:

(负号表示在抛出点下方)

所以绳长为

此时间内两球组成的系统的机械能增量为

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简答题

粗糙绝缘的水平面附近存在一个平行于水平面的电场,其中某一区域的电场线与x轴平行,且沿x轴方向的电势φ与坐标值x的关系如下表格所示:

根据上述表格中的数据可作出如下的φ-x图像。现有一质量为0.10kg,电荷量为1.0×10-7C带正电荷的滑块(可视作质点),其与水平面的动摩擦因数为0.20。问:

(1)由数据表格和图像给出的信息,写出沿x轴的电势φ与x的函数关系表达式。

(2)若将滑块无初速地放在x=0.10m处,则滑块最终停止在何处?

(3)在上述第(2)问的整个运动过程中,它的加速度如何变化?当它位于x=0.15m时它的加速度多大?

(4)若滑块从x=0.60m处以初速度v0沿-x方向运动,要使滑块恰能回到出发点,其初速度v0应为多大?

正确答案

解:(1)由数据表格和图像可得,电势φ与x成反比关系,即

V

(2)由动能定理=0

设滑块停止的位置为x2,有

代入数据有1.0×10-7

可解得x2=0.225m(舍去x2=0.1m)

(3)先做加速度减小的变加速运动,后做加速度增大的变减速运动,即加速度先减小后增大

当它位于x=0.15m时,图像上该点的切线斜率表示场强大小

E=N/C

滑块在该点的水平合力

故滑块的加速度a=Fx/m =0

(4)设滑块到达的最左侧位置为x1,则滑块由该位置返回到出发点的过程中

由动能定理=0

代入数据有1.0×10-7

可解得x1=0.0375m(舍去x1=0.6m)

再对滑块从开始运动到返回出发点的整个过程,由动能定理

-2=

代入数据有2×0.20×0.10×10(0.60-0.0375)=0.5×0.10

可解得≈2.12m/s

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简答题

如图所示,处于匀强磁场中的两根足够长、电阻不计的平行金属导轨相距1m、导轨平面与水平面成θ=37°角,下端连接阻值为R的电阻,匀强磁场方向与导轨平面垂直.质量为0.2kg,电阻不计的金属棒放在两导轨上,棒与导轨垂直并保持良好接触,它们之间的动摩擦因数为0.25。

(1)求金属棒沿导轨由静止开始下滑时的加速度大小.

(2)当金属棒下滑速度达到稳定时,电阻R消耗的功率为8W,求该速度的大小.

(3)在上问中,若R=2Ω,金属棒中的电流方向由a到b,求磁感应强度的大小与方向(g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)

正确答案

解:(1)金属棒开始下滑的初速度为零,根据牛顿第二定律

mgsinθ-μmgcosθ=ma  ①

由①式解得a=10×(0.6-0.25×0.8)m/s2=4m/s2  ②

(2)设金属棒运动达到稳定时,速度为v,所受安培力为F,棒在沿导轨方向受力平衡

mgsinθ-μmgcosθ-F=0  ③

此时金属棒克服安培力做功的功率等于电路中电阻R消耗的电功率Fv=P  ④

由③、④两式解得v==10m/s  ⑤

(3)设电路中电流为I,两导轨间金属棒的长度为l,磁场的磁感应强度为B

I=  ⑥     

P=I2R  ⑦ 

由⑥、⑦两式解得B==0.4T  ⑧,磁场方向垂直导轨平面向上

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题型: 单选题
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单选题

一个重50N的物体,在光滑的水平面上以3m/s的速度作匀速直线运动,这个物体受到的水平力应为(  )

A0

B50N

C15N

D5N

正确答案

A
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