- 机械能
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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,两固定的竖直光滑金属导轨足够长且电阻不计,两质量、长度均相同的导体棒c、d,置于边界水平的匀强磁场上方同一高度h处,磁场宽为3h,方向与导轨平面垂直,先由静止释放c,c刚进入磁场即匀速运动,此时再由静止释放d,两导体棒与导轨始终保持良好接触,用ac表示c的加速度,Ekd表示d的动能,xc、xd分别表示c、d相对释放点的位移,图乙中正确的是:( )
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
物体静止在水平地面上,在竖直向上的拉力F作用下向上运动,不计空气阻力,物体的机械能E与上升高度h的大小关系如图所示,其中曲线上点A处的切线斜率最大,h2 ~ h3的图线为平行于横轴的直线,则下列判断正确的是
正确答案
解析
略。
知识点
如图(a)为用DIS做“测定电动机效率”的实验装置,图(b)是用位移传感器测定重物匀速上升时的位移——时间图线,同时电流传感器和电压传感器的读数基本不变,约为0.14A和3.3V,已知重物质量kg,则在2.4~2.8s时间段,重物克服重力做功的功率为_______W;该电动机的工作效率约为________。
正确答案
0.25,54.1%
解析
略
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
如图,一绝缘轻弹簧的下端固定在斜面底端,上端连接一带正电的光滑滑块P,滑块所处空间存在着沿斜面向上的匀强电场,倾角为θ的光滑绝缘斜面固定在水平地面上,开始时弹簧是原长状态,物体恰好处于平衡状态,现给滑块一沿斜面向下的初速度v,滑块到最低点时,弹簧的压缩量为,若弹簧始终处在弹性限度内,以下说法正确的是
正确答案
解析
略。
知识点
如图示,相互垂直的固定绝缘光滑挡板PO,QO竖直放置在重力场中,a、b为两个带有同种电量的小球(可以近似看成点电荷),当用水平向左作用力F作用于b时,a、b紧靠挡板处于静止状态,现若稍改变F的大小,使b稍有向左移动一段小距离,则当a、b重新处于静止状态后
正确答案
解析
略
知识点
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