- 功能关系
- 共276题
如图所示,质量为M、长度为l的小车静止在光滑的水平面上。质量为m的小物块(可视为质点)放在小车的最左端。现用一水平恒力F作用在小物块上,使物块从静止开始做匀加速直线运动。物块和小车之间的摩擦力为f。物块滑到小车最右端时,小车运动的距离为s。在这个过程中,下列说法正确的是
正确答案
解析
略
知识点
如图甲所示,质量M = 1 kg的薄木板静止在水平面上,质量m = 1 kg的铁块静止在木板的右端,可视为质点。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,已知木板与水平面间的动摩擦因数μ1 = 0.05,铁块与木板之间的动摩擦因数μ2 = 0.2,取g = 10 m/s2。现给铁块施加一个水平向左的力F。
(1)若力F恒为 4 N,经过时间1 s,铁块运动到木板的左端,求木板的长度;
(2)若力F从零开始逐渐增加,且铁块始终在木板上没有掉下来。试通过分析与计算,在图乙中作出铁块受到的摩擦力f随力F大小变化的图象。
正确答案
见解析。
解析
(1)对铁块,由牛顿第二定律:
对木板,由牛顿第二定律:
设木板的长度为L,经时间t铁块运动到木板的左端,则
又:
解得: L= 0.5m
(2)①当时,系统没有被拉动,静摩擦力与外力成正比,即:f = F
②当时,若M、m相对静止,铁块与木板有相同的加速度a,则:
解得:
此时: ,也即
所以: 当时,
③当时,M、m相对滑动,此时铁块受到的摩擦力为:
f—F图象如答图2所示。
知识点
某校兴趣小组制作了一个游戏装置,其简化模型如图所示,在A点用一弹射装置可将静止的小滑块以水平速度弹射出去,沿水平直线轨道运动到B点后,进入半径R=0.1m的光滑竖直圆形轨道,运行一周后自B点向C点运动,C点右侧有一陷阱,C、D两点的竖直高度差h=0.2m,水平距离s=0.6m,水平轨道AB长为L1=0.5m,BC长为L2 =1.5m,小滑块与水平地面间的动摩擦因数μ=0.4,重力加速度g=10m/s2。
(1)若小滑块恰能通过圆形轨道的最高点,求小滑块在A点弹射出的速度大小;
(2)若游戏规则为小滑块沿着圆形轨道运行一周离开圆形轨道后只要不掉进陷阱即为胜出。求小滑块在A点弹射出的速度大小范围。
(3)若小滑块是与从光滑斜轨道E点静止释放的小球发生完全非弹性碰撞后,离开A点的(小球质量与小滑块的质量相等,且均可视为质点,斜轨道与水平地面平滑连接),求当满足(2)中游戏规则时,释放点E与过A水平面的竖直高度H的大小范围。
正确答案
见解析。
解析
小滑块恰能通过圆轨道最高点的速度为v,由牛顿第二定律:
……………………………………① (1分)
由B到最高点小滑块机械能守恒得: ……………………② (1分)
由A到B动能定理: …………………………③ (1分)
由以上三式解得A点的速度为: ……………………… (1分)
(2)若小滑块刚好停在C处,则A到C动能定理: …………④ (2分)
解得A点的速度为 ………………………………………………… (1分)
若小滑块停在BC段,应满足 …………………………………… (1分)
若小滑块能通过C点并恰好越过壕沟,利用平抛运动则有 :
竖直方向: ……………………………… ⑤(1分)
水平方向: ………………………………… ⑥ (1分)
从A到C由动能定理: ………………………⑦ (2分)
解得: ………………………………………………(1分)
所以初速度的范围为: 和
………………………… (1分)
(3)以小球和小滑块为系统,依据题意在A点完全非弹性碰撞前、后系统动量守恒:
……………………………………………………………………… ⑧(2分)
小球从E点到光滑斜面底端,由动能定理:………………………………⑨(1分)
结合(2)问的速度范围可以求出H范围是:1.8m≤H≤3.2m和H≥5m…………………… (1分)
知识点
如图所示,质量为m的物体(可视为质点)以某一速度从A点冲上倾角为30的固定斜面,其运动的加速度为g,此物体在斜面上上升的最大高度为h,则在这个过程中物体( )
正确答案
解析
略
知识点
一个质量为0.1kg的小球从空中静止下落,与水平地面相碰后弹到空中某一高度,其速度随时间变化的关系如下图所示,则
正确答案
解析
略
知识点
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