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简答题

如图甲所示,有一足够长的粗糙斜面,倾角θ=37°,一滑块以初速度v0=16m/s从底端A点滑上斜面,滑至B点后又返回到A点.滑块运动的图象如图乙所示,

求:(已知:sin37°=0.6,cos37°=0.8,重力加速度g=10m/s2

(1)AB之间的距离.

(2)滑块再次回到A点时的速度.

(3)滑块在整个运动过程中所用的时间.

正确答案

(1)由图知 S=m=16m               

(2)滑块由A到B    a1===8m/s2

上滑过程受重力、支持力和摩擦力,根据牛顿第二定律,有:

mgsinθ+μmgcosθ=ma1

解得a1=g(sinθ+μcosθ)   ①

由B到A过程,受重力、支持力和摩擦力,根据牛顿第二定律,有:

mgsinθ-μmgcosθ=ma2

解得:a2=g(sinθ-μcosθ)      ②

由以上各式得    a2=4m/s2;  

vA==8m/s;

(3)A到B过程,由图象得到:t1=2s;

B到A过程,由速度时间关系公式得到:t2==2s

t=t1+t2=2(1+)s

答:(1)AB之间的距离为16m;

(2)滑块再次回到A点时的速度为8m/s;

(3)滑块在整个运动过程中所用的时间为2(1+)s.

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简答题

一水平传送带以2.0m/s的速度顺时针传送,水平部分长为2.0m,其右端与一倾角为θ=37°的光滑斜面平滑相连,斜面长为0.4m,一个可视为质点物块无初速度地放在传送带最左端,已知物块与传送带间动摩擦因数μ=0.2,试问:

(1)物块能否达斜面顶端?若能则说明理由,若不能则求出物块上升的最大高度.

(2)出发后9.5s内物块运动的路程.(sin37°=0.6,g取10m/s2

正确答案

(1)物块在传送带上先加速后匀速,在摩擦力作用下产生加速度大小为:a1=μg=2(m/s2)

物体做匀加速运动的时间为:t1==1(s);

匀加速运动的距离为:S1=a1=1(m)

剩下物体匀速距离为:S2=L-S1=1(m);匀速时间为:t2==0.5(s)

然后物块以2m/s的速度滑上斜面,

因为斜面光滑,所以物体在斜面上运动的加速度大小为:a2=gsinθ=6(m/s2)

上升过程历时:t3==(s);上升距离S3==(m)<0.4m.

所以没有到最高点,上升高度为h=S3sinθ=0.2(m)

(2)物块的运动全过程为:

先匀加速1s,匀速运动0.5s,在斜面上匀减速上升s,在斜面上匀加速下降s后回到传送带,再经过1s速度减为零,然后加速1s运动到斜面底端…如此往复,周期为s.

由第一次到达斜面底端算起,还剩8s,恰好完成三个周期∴S=L+6(S1+S3)=10(m)

答:(1)不能到达斜面顶端,上升的最大高度为0.2m;

(2)出发后9.5s内物体的路程为10m.

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简答题

如图所示,在水平地面上放置一块质量为M的长平板B,在平板的上方某一高度处有一质量为m的物块P由静止开始落下.在平板上方附近存在“相互作用”的区域(如图中虚线所示区域),当物块P进入该区域内,B便会对P产生一个竖直向上的恒力f作用,使得P恰好不与B的上表面接触,且f=kmg,其中k=11.在水平方向上P、B之间没有相互作用力.已知平板与地面间的动摩擦因数μ=2.0×10-3,平板和物块的质量之比M/m=10.在P开始下落时,平板B向右运动的速度v0=1.0m/s,P从开始下落到进入相互作用区域经历的时间t0=2.0s.设平板B足够长,保证物块P总能落到B板上方的相互作用区域内,忽略物块P受到的空气阻力,取重力加速度g=10m/s2.求:

(1)物块P从开始下落到再次回到初始位置所经历的时间.

(2)从物块P开始下落到平板B的运动速度减小为零的这段时间内,P能回到初始位置的次数.

正确答案

(1)物块P进入相互作用区域时的速度为V1,则

v1=gt0=20m/s                                

物块P从进入相互作用区域到速度减小为零的过程中,受到重力和平板的相互作用,设物块在相互作用区域内的下落的加速度为a,根据牛顿第二定律:

kmg-mg=ma

设在相互作用区域内的下落时间为t,根据运动学公式

t=

而物块从开始下落到回到初始位置的时间

T=2(t+t0)=t0=4.4s.

(2)设在一个运动的周期T内,平板B的速度减小量为△v,根据动量定理有

μMg•2t0+μ(Mg+f)•2t=M△v

解得      △v==9.7×10-3m/s.                       

P回到初始位置的次数 n==10.3,

n应取整数,即n=10.                                            

答:(1)物块P从开始下落到再次回到初始位置所经历的时间为4.4s.

(2)从物块P开始下落到平板B的运动速度减小为零的这段时间内,P能回到初始位置的次数为10.

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简答题

一个做匀加速直线运动的物体,在头4s内经过的位移大小为24m,在第二个4s内经过的位移大小是60m.求这个物体的加速度和初速度各是多大?

正确答案

第1个4s内的位移:s1=v0t+at2

第2个4s内的位移:s2=v0(2t)+a(2t)2-(v0t+at2

将s1=24m、s2=60m、t=4s代入上式,

解得:a=2.25 m/s2,v0=1.5 m/s                

答:这个物体的加速度为2.25 m/s2,初速度为1.5 m/s.

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简答题

如图所示,质量为4kg的物体,静止在水平面上,它受到一个水平拉力F=10N的作用,拉力在作用了一段时间后撤去,撤去F后物体还能继续运动一段时间t2=1s,此时到达B点速度恰好为零.已知物体与水平面间的动摩擦因数为0.2.求(1)撤去推力F前后物体的加速度a1、a2大小分别是多少?(2)全过程的总位移SAB是多少?(g=10m/s2

正确答案

(1)撤去拉力前,物体的加速度a1===0.5m/s2

撤去拉力后,物体的加速度a2==μg=2m/s2

(2)匀减速直线运动的初速度v=a2t2=2×1m/s=2m/s

则匀加速直线运动的位移x1==m=4m.

匀减速直线运动的位移x2==m=1m

则总位移x=x1+x2=5m.

答:(1)撤去拉力前后的加速度分别为:0.5m/s2、2m/s2

(2)全过程的总位移SAB是5m.

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