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题型:简答题
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简答题 · 14 分

33.如图(a),磁铁A、B的同名磁极相对放置,置于水平气垫导轨上.A固定于导轨左端,B的质量m=0.5kg,可在导轨上无摩擦滑动.将B在A附近某一位置由静止释放,由于能量守恒,可通过测量B在不同位置处的速度,得到B的势能随位置x的变化规律,见图(c)中曲线I。若将导轨右端抬高,使其与水平面成一定角度(如图(b)所示),则B的总势能曲线如图(c)中II所示,将B在x=20.0cm处由静止释放,求:(解答时必须写出必要的推断说明。取g=9.8 m/s2

(1)B在运动过程中动能最大的位置;

(2)运动过程中B的最大速度和最大位移;

(3)图(c)中直线III为曲线II的渐近线,求导轨的倾角;

(4)若A、B异名磁极相对放置,导轨的倾角不变,在图(c)上画出B的总势能随x的变化曲线。

正确答案

见解析。

解析

(1)势能最小处动能最大

由图线II得

(在5.9 ~ 6.3cm间均视为正确)

(2)由图读得释放处势能,此即B的总能量。出于运动中总能量守恒,因此在势能最小处动能最大,由图像得最小势能为0.47J,则最大动能为

        

在0.42 ~ 0.44J间均视为正确)

最大速度为

在1.29~1.33 m/s间均视为正确)

x=20.0 cm处的总能量为0.90J,最大位移由E=0.90J的水平直线与曲线II的左侧交点确定,由图中读出交点位置为x=2.0cm,因此,最大位移

在17.9~18.1cm间均视为正确)

(3)渐近线III表示B的重力势能随位置变化关系,即

                          

由图读出直线斜率

间均视为正确)

(4)若异名磁极相对放置,A,B间相互作用势能为负值,总势能如图。

知识点

动能定理的应用功能关系能量守恒定律与能源
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题型:简答题
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简答题 · 20 分

如图所示,可视为质点的物块放在倾角为、足够长的光滑、绝缘斜面上,斜面固定。紧靠在一起,紧靠在固定挡板上。物块的质量分别为。其中不带电,的带电量分别为,且保持不变。开始时三个物块均能保持静止。现给施加一平行于斜面向上的力,使一起在斜面上做加速度为的匀加速直线运动。经过一段时间物体分离。(如果选定两点电荷在相距无穷远处的电势能为,则相距为时,两点电荷具有的电势能可表示为。已知,静电力常量)求:

(1)未施加力时物块间的距离;

(2)分离前上滑的距离;

(3)分离前力所做的功。

正确答案

见解析。

解析

(1)三物块均静止时,以为整体研究:

由力的平衡得:

解得:

(2)当物块分离时,之间弹力为零。以物块为研究对象,

由牛顿第二定律得:

解得

物体上滑距离

(3)以整体为研究对象,当分离时的速度为v

解得:

开始运动到分离,由动能定理得:

电场力做功为 

重力做功为

解得:

知识点

动能定理的应用功能关系
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题型:简答题
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简答题 · 20 分

26.如图所示,光滑水平面MN上放两相同小物块A、B,左端挡板处有一弹射装置P,右端N处与水平传送带理想连接. 传送带水平部分长度L=8m,沿逆时针方向以恒定速度υ=6m/s匀速转动. 物块A、B(大小不计)与传送带间的动摩擦因数. 物块A、B质量mA=mB=1kg。开始时A、B静止,A、B间压缩一轻质弹簧,贮有弹性势能Ep=16J。现解除锁定,弹开A、B .求:

(1)物块B沿传送带向右滑动的最远距离。

(2)物块B滑回水平面MN的速度υB′。

(3)若物体B返回水平面MN后与被弹射装置P弹回的A在水平面上相碰,且A、B碰后互换速度,则弹射装置P必须给A做多少功才能让AB碰后B能从Q端滑出。

正确答案

(1)解除锁定弹开AB过程中,系统机械能守恒:

         ① 

为正方向,由动量守恒有:    ② 

由①②得:

B滑上传送带匀减速运动,当速度减为零时,滑动的距离最远。由动能定理得:

  ③         

所以

(2)物块B沿传送带向左返回时,做匀加速运动,

由动能定理得:

(3)设弹射装置给A做功为

由动能定理得:               ⑤ 

AB碰后速度互换,B的速度                             ⑥ 

B要滑出平台Q端,由动能定理有:          ⑦ 

所以,由⑤⑥⑦得            ⑧

解得

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牛顿运动定律的综合应用功能关系
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题型: 多选题
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多选题 · 6 分

19.如图所示,光滑斜面倾角为,c为斜面上固定挡板,物块a和b通过轻质弹簧连接,a、b处于静止状态,弹簧压缩量为x.现对a施加沿斜面向下的外力使弹簧再压缩2x而停止,突然撤去外力,经过一段时间,b物块刚要离开挡板。已知两物块的质量均为m,重力加速度为g,下列说法正确的是(    )

A弹簧的劲度系数为

B物块b刚要离开挡板时,a的加速度为

C物块a沿斜面向上运动速度最大时,物块b对挡板c的压力为0

D物块a达到最大速度时,弹簧的弹性势能为0 J

正确答案

A,B

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牛顿第二定律功能关系
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题型: 多选题
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多选题 · 6 分

20.如图,质量为m的小车静止在光滑的水平地面上,车上有半圆形光滑轨道,现将质量也为m  的小球在轨道左侧边缘由静止释放,则(      )

A小球在下滑过程机械能守恒

B小球可以到达右侧轨道的最高点

C小球在右轨道上滑时,小车也向右运动

D小球在轨道最低点时,小车与小球的速度大小相等,方向相反

正确答案

B,D

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动量守恒定律功能关系
1
题型: 多选题
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多选题 · 6 分

18.电子束焊接机中的电子枪如图所示,K为阴极,A为阳极,阴极和阳极之间的电场线如图中虚线所示,A上有一小孔,阴极发散的电子在阴极和阳极间电场作用下聚集成一束,以极高的速率穿过阳极上的小孔,射到被焊接的金属上,使两块金属熔化而焊接到一起,不考虑电子重力,下列说法正确的是(     )

A电子从K到A的过程中加速度不变

B电子从K到A的过程中电势能不断减小

C电子从K到A的过程中动能不断增大

D电子从K到A的过程中动能和电势能之和不断增大

正确答案

B,C

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功能关系电势能和电势
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题型: 多选题
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多选题 · 6 分

18.如图所示,匀强电场E方向水平向左,带有正电荷的物体沿绝缘水平面向右运动,经过A点时动能是200J,经过B点时,动能是A点的 ,减少的动能有 转化成电势能,那么,当它再次经过B点时动能为(   )

A4J

B8J

C16J

D20J

正确答案

B

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功能关系电势能和电势
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题型: 多选题
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多选题 · 6 分

20.一半径为R的均匀带正电圆环水平放置,环心为O点,质量为m的带正电的小球从O点正上方h高的A点静止释放,并穿过带电环,关于小球从A运动到与O对称的点A′的过程中,其加速度(a)、重力势能(EpG)、机械能(E)、电势能(Ep电)随位置变化的图象如图所示 (取0点为坐标原点且重力势能为零,向下为加速度的正方向,并取无限远处电势为零) 。其中可能正确的是(    )

A

B

C

D

正确答案

A,B,C

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功能关系电势能和电势
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题型: 多选题
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多选题 · 6 分

21.如图所示,两质量相等的物块A,B,A通过一轻质弹簧与一竖直的墙面连接,B足够长,并放置在水平面上,A与B间动摩擦因数为,B与地面间的动摩擦因数为,且<2。弹簧开始时处于原长,运动过程中始终处在弹性限度内。在物块A上施加一个水平恒力F作用后,物块A从静止开始向右运动,设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等,则下列说法中正确的有(    )

A物块A向右做变加速运动,物块B始终保持静止

B当物块A的速度最大时,水平恒力F与弹簧的弹力相等

C当物块A速度最大时,由弹簧、物块A和物块B所组成的系统机械能最大

D在物块A从开始运动到速度再次减为零的过程中,水平恒力F所做的功大于弹簧的弹性势能增加与物块A的动能增加之和

正确答案

A,D

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牛顿第二定律功能关系
1
题型:简答题
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简答题 · 14 分

24.如图所示的装置,其中AB部分为一水平传送带,并以v = 6m/s速度顺时针匀速转动BCD部分为一半径R=0.5m,竖直放置的光滑半圆形轨道,直径BD恰好竖直,并与传送带相切于B点。现将一质量为0.4kg的可视为质点的小滑块无初速地放在传送带的左端A点上,已知滑块与传送带间的动摩擦因数μ=0.5。(g=10m/s2)。

(1)要使小滑块通过轨道上的D点,求传送带AB的长度L至少多长。

(2)若传送带的长度L = 4m,仍使小物块轻放在传送带左端A点,求传送过程中小滑块与传送带间的摩擦产生的热量和电动机因传送小物块多消耗的电能。

正确答案

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知识点

牛顿运动定律的综合应用功能关系
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