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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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知识点

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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知识点

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

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

解析

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知识点

功能关系电势能和电势
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