Loading [MathJax]/jax/output/CommonHTML/jax.js
9.如圖所示,質(zhì)量為M=2kg、長度L=56m的長木板靜置于光滑水平面上,在長木板右端B處放置一質(zhì)量為m=1kg的小物塊(可視為質(zhì)點(diǎn)),小物塊與木板間動摩擦因數(shù)μ=0.1.現(xiàn)對木板施水平向右的推力F=5N,經(jīng)過時間t撤去F,最后小物塊恰好能運(yùn)動到木板左端A處,重力加速度取g=10m/s2.求:
(1)小物塊與木板系統(tǒng)生熱Q;
(2)力F作用時間t;
(3)力F做功W.

分析 (1)小物塊與木板系統(tǒng)生熱Q等于系統(tǒng)克服摩擦力做的功,由Q=μmgL求解;
(2)在F作用的時間內(nèi),小物塊與木板相對運(yùn)動時,由牛頓第二定律求得兩者的加速度.由速度公式求得撤去F時兩者速度的表達(dá)式.得到兩者相對位移表達(dá)式.撤去F后,系統(tǒng)的動量守恒,由動量守恒定律和能量守恒定律列式,聯(lián)立可求得力F作用時間t;
(3)對長木板,由功的計算公式或動能定理求力F做功W.

解答 解:(1)小物塊與木板系統(tǒng)生熱為 Q=μmgL
代入數(shù)據(jù)解得  Q=56J
(2)由題分析知,小物塊與木板相對運(yùn)動時,
設(shè)小物塊加速度為a1.由牛頓第二定律得  ma1=μmg
a1=1m/s2
設(shè)木板加速度為a2.由牛頓第二定律得  F-μmg=Ma2
a2=2m/s2
撤去F瞬時小物塊速度為v1,則 v1=a1t=t
木板速度為v2,則 v2=a2t=2t
該過程木板相對小物塊位移  x1=12a2t212a1t2=t22
撤去F后歷時t′小物塊恰好運(yùn)動到達(dá)木板左端A處,小物塊與木板達(dá)到共同速度v
取向右為正方向,由動量守恒定律得:mv1+Mv2=(m+M)v
v=5t3
對小物塊:由動量定理得:μmgt′=m(v-v1
{t^'}=\frac{2t}{3}
該過程木板相對小物塊位移 {x_2}=\frac{{(v+{v_2})}}{2}{t^'}-\frac{{(v+{v_1})}}{2}{t^'}=\frac{{({v_2}-{v_1})}}{2}{t^'}=\frac{t^2}{3}
木板長度 L=x1+x2=5t26
解得:t=1s
(3)力F做功 W=F12a2t2W=Q+12m+Mv2
代入數(shù)據(jù)解得:W=5J
答:
(1)小物塊與木板系統(tǒng)生熱Q是56J;
(2)力F作用時間t是1s;
(3)力F做功W是5J.

點(diǎn)評 解決本題的關(guān)鍵是分析清楚物體的運(yùn)動過程,掌握動量守恒條件:合外力,知道F未撤去時系統(tǒng)的動量不守恒,撤去F時系統(tǒng)的動量才守恒.

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

19.如圖,一半徑為R的圓盤上均勻分布著電荷量為Q的電荷,在垂直于圓盤且過圓心c的軸線上有a、b、d三個點(diǎn),a和b、b和c、c和d間的距離均為R,在a點(diǎn)處有一電荷量為q(q>0)的固定點(diǎn)電荷,已知b點(diǎn)處的場強(qiáng)為零,k為靜電力常量,則以下說法正確的是( �。�
A.d點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小為9Q+q9R2,方向向右
B.d點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小為9Qq9R2,方向向左
C.圓盤在d點(diǎn)產(chǎn)生的電場強(qiáng)度大小為kQR2,方向向右
D.圓盤在d點(diǎn)產(chǎn)生的電場強(qiáng)度大小為kqR2,方向向右

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:填空題

20.如圖所示,a、b是電場中的兩點(diǎn),a點(diǎn)電勢較高,若a、b兩點(diǎn)間的電勢差為100V,把一個電荷量為1.6×l0-8C的正點(diǎn)電荷從a點(diǎn)移動到b點(diǎn),電場力做功為1.6×l0-6J,電荷的電勢能將減�。ㄟx填“增大”、“減小”或“不變”).

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:計算題

17.如圖(甲),橫截面為半圓形的玻璃柱圓心為O,半徑為R,一屏幕與直徑AB平行放置,并靠在玻璃柱右邊,一束寬度為2R的平行單色光垂直于直徑AB射入玻璃柱,經(jīng)過折射后在屏幕上出現(xiàn)一個亮斑.已知從半徑OA的中點(diǎn)射入玻璃柱的光線CD,從圓弧面射出時出射光線相對于入射光線偏折了15°角.求:
(1)玻璃的折射率n以及光在玻璃中的傳播速度v;
(2)屏幕上亮斑的寬度d,并在圖(乙)中畫出相應(yīng)的光路圖.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:作圖題

4.在圖(a)、(b)中,標(biāo)出了通電導(dǎo)線的電流方向、磁場方向和磁場力方向三個中的兩個,請在圖中標(biāo)出第三個方向(導(dǎo)線與磁場方向垂直).

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:填空題

14.真空中有一電場,在電場中P點(diǎn)放一電荷量為4×10-9C的試探電荷,它受到的電場力大小為2×10-5N,則P點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小為5×103N/C.若把試探電荷取走,則P點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小為5×103N/C.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:計算題

1.钚的放射性同位素23994Pu靜止時衰變?yōu)殁櫤?SUP>23592U和α粒子,并放出能量為 0.097MeV的γ光子.已知23994Pu、
23592U、a粒子的質(zhì)量分別為mpu=239.0521u、mU=235.0439u、mα=4.0026u,lu相當(dāng)于 931.5MeV.
(1)寫出衰變方程;
(2)若衰變放出光子的動量可忽略,求a粒子的動能.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:解答題

2.試在下列簡化情況下,從牛頓運(yùn)動定律出發(fā),推導(dǎo)出動能定理的表達(dá)式;物體可視為質(zhì)點(diǎn),物體受到的作用力為恒力,運(yùn)動軌跡為直線,要求寫出每個符號及所得結(jié)果中每一項表示的含義.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

3.某核反應(yīng)方程為21H+31H=42He+X.已知(1u=931Mev),21H的質(zhì)量為2.0136u,31H的質(zhì)量為3.0180u,42He的質(zhì)量為4.0026u,X的質(zhì)量為1.0087u,則下列說法中正確的是( �。�
A.X是中子,該反應(yīng)釋放能量,放出18.27×1016J能量
B.X是中子,該反應(yīng)釋放能量,放出18.90Mev能量
C.X是質(zhì)子,該反應(yīng)吸收能量,吸收18.90Mev能量
D.X是中子,該反應(yīng)吸收能量,吸收18.27×1016J能量

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊答案