【題目】如圖所示,水平地面上有一長L=2m、質(zhì)量M=1kg的長板,其右端上方有一固定擋板。質(zhì)量m=2kg的小滑塊從長板的左端以v0=6m/s的初速度向右運動,同時長板在水平拉力F作用下以v=2m/s的速度向右勻速運動,滑塊與擋板相碰后速度為0,長板繼續(xù)勻速運動,直到長板與滑塊分離。己知長板與地面間的動摩擦因數(shù)μ1=0.4,滑塊與長板間動摩擦因數(shù)μ2=0. 5,重力加速度g取10 m/s2。求:
(1)滑塊從長板的左端運動至擋板處的過程,長板的位移x;
(2)滑塊碰到擋板前,水平拉力大小F;
(3)滑塊從長板的左端運動至與長板分離的過程,系統(tǒng)因摩擦產(chǎn)生的熱量Q。
【答案】(1)0.8m ;(2)2N;(3)48J
【解析】
(1)(5分)滑塊在板上做勻減速運動,
a=
解得:
a=5m/s2
根據(jù)運動學(xué)公式得:
L=v0t1 -
解得
t=0.4s (t=2.0s 舍去)
(碰到擋板前滑塊速度v1=v0-at=4m/s>2m/s,說明滑塊一直勻減速)
板移動的位移
x=vt=0.8m
(2)對板受力分析如圖所示,
有:
F+=
其中
=μ1(M+m)g=12N,
=μ2mg=10N
解得:
F=2N
(3)法一:滑塊與擋板碰撞前,滑塊與長板因摩擦產(chǎn)生的熱量:
Q1=·(L-x) =μ2mg (L-x)=12J
滑塊與擋板碰撞后,滑塊與長板因摩擦產(chǎn)生的熱量:
Q2=μ2mg(L-x)=12J
整個過程中,板與地面因摩擦產(chǎn)生的熱量:
Q3=μ1(M+m)gL=24J
所以,系統(tǒng)因摩擦產(chǎn)生的熱量:系統(tǒng)因摩擦產(chǎn)生的熱量
Q=Q1+Q2+Q3=48J
法二:滑塊與擋板碰撞前,木板受到的拉力為F1=2N (第二問可知)
F1做功為
W1=F1x=2×0.8=1.6J
滑塊與擋板碰撞后,木板受到的拉力為:
F2=+=μ1(M+m)g+μ2mg=22N
F2做功為
W2=F2(L-x)=22×1.2=26.4J
碰到擋板前滑塊速度
v1=v0-at=4m/s
滑塊動能變化:
△Ek=20J
所以系統(tǒng)因摩擦產(chǎn)生的熱量:
Q= W1+W2+△Ek=48J
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【題目】人們射向未來深空探測器是以光壓為動力的,讓太陽光垂直薄膜光帆照射并全部反射,從而產(chǎn)生光壓。設(shè)探測器在軌道上運行時,每秒每平方米獲得的太陽光能E=1.5×104J,薄膜光帆的面積S=6.0×102m2,探測器的質(zhì)量m=60kg,已知光子的動量的計算式,那么探測器得到的加速度大小最接近
A. 0.001m/s2 B. 0.01m/s2 C. 0.0005m/s2 D. 0.005m/s2
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【題目】如圖所示,在粗糙的水平地面上放著一左測截面是半圓的柱狀物體B,在物體B與豎直墻之間放置一光滑小球A,整個系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)。現(xiàn)用水平力F拉著物體B緩慢向右移動一小段距離后,系統(tǒng)仍處于靜止?fàn)顟B(tài),在此過程中,下列判斷正確的是( )
A.小球A對物體B的壓力逐漸增大B.小球A對物體B的壓力逐漸減小
C.拉力F逐漸減小D.墻面對小球A的支持力先增大后減小
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【題目】如圖所示,C是放在光滑的水平面上的一塊木板,木板的質(zhì)量為3m,在木板的上面有兩塊質(zhì)量均為m的小木塊A和B,它們與木板間的動摩擦因數(shù)均為μ.最初木板靜止,A、B兩木塊同時以方向水平向右的初速度v0和2v0在木板上滑動,木板足夠長,A、B始終未滑離木板.求:
(1)木塊B從剛開始運動到與木板C速度剛好相等的過程中,木塊B所發(fā)生的位移;
(2)木塊A在整個過程中的最小速度;
(3)整個過程中,A、B兩木塊相對于滑板滑動的總路程是多少?
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【題目】如圖甲所示,滑塊沿傾角為α的光滑固定斜面運動,某段時間內(nèi),與斜面平行的恒力作用在滑塊上,滑塊的機械能E隨時間t變化的圖線如圖乙所示,其中0~t1、t2時刻以后的圖線均平行于t軸,t1-t2的圖線是一條傾斜線段,則下列說法正確的是
A.t=0時刻,滑塊運動方向一定沿斜面向上
B.t1時刻,滑塊運動方向一定沿斜面向下
C.t1~t2時間內(nèi),滑塊的動能減小
D.t2~t3時間內(nèi),滑塊的加速度為gsinα
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【題目】隨著科技的不斷發(fā)展,小到手表、手機,大到電腦、電動汽車,都已經(jīng)在無線充電方面實現(xiàn)了從理論研發(fā)到實際應(yīng)用的轉(zhuǎn)化。如圖所示為某品牌手機無線充電的原理圖,下列說法正確的是( 。
A.無線充電時,手機上接收線圈的工作原理是“電流的磁效應(yīng)”
B.發(fā)送端和接收端間的距離不影響充電的效率
C.所有手機都能用該品牌無線底座進行無線充電
D.接收線圈中交變電流的頻率與發(fā)射線圈中交變電流的頻率相同
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【題目】如圖所示,汽缸放置在水平桌面上,開口向上,用活塞將一定質(zhì)量理想氣體封閉在汽缸內(nèi),活塞距缸底l1=10cm,氣體溫度t1=17。加熱缸內(nèi)氣體至溫度t2時,活塞距缸底l2=12cm。已知活塞橫截面積S=2×10-3m2,大氣壓強p0=1.0×105Pa,重力加速度g=10m/s2,活塞與汽缸壁無摩擦且不漏氣,活塞重力忽略不計。
(1)求溫度t2;
(2)保持氣體溫度為t2,將一鐵塊放在活塞上,再次穩(wěn)定后活塞回到初始位置,求鐵塊質(zhì)量m。
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【題目】如圖所示,長為l=1 m、質(zhì)量為M=1 kg的長木板放在光滑的平臺上,質(zhì)量為m=0.5 kg的物塊放在長木板上表面的左端,在平臺右側(cè)邊緣固定一定滑輪,繞過定滑輪的細(xì)線一端系在物塊上,連接物塊的細(xì)線保持水平,用大小為F=1.2 N的拉力向下拉細(xì)線,使物塊向右做加速運動,巳知物塊與長木板間的動摩擦因數(shù)為0. 2,且最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,重力加速度g取10 m/s2 ,長木板右端離定滑輪距離足夠大,平臺離地面足夠高,求:
(1)在拉力F作用下,物塊與長木板之間的摩擦力大小;
(2)若不用拉力,而在細(xì)線上懸掛一個重為G=5 N的重物,釋放重物,則物塊滑離長木板時,長木板運動的距離為多少?
(3)若(2)問中物塊運動到長木板正中間時,細(xì)線斷開,試判斷此后物塊能否滑離長木板?
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【題目】如圖所示,可視為質(zhì)點的質(zhì)量為m=0.2kg的小滑塊靜止在水平軌道上的A點,在水平向右的恒定拉力F=4N的作用下,從A點開始做勻加速直線運動,當(dāng)其滑行到AB的中點時撤去拉力,滑塊繼續(xù)運動到B點后進入半徑為R=0.3m且內(nèi)壁光滑的豎直固定圓軌道,在圓軌道上運行一周后從B處的出口(未畫出,且入口和出口稍稍錯開)出來后向C點滑動,C點的右邊是一個“陷阱”,D點是平臺邊緣上的點,C、D兩點的高度差為h=0.2m,水平距離為x=0.6m。已知滑塊運動到圓軌道的最高點時對軌道的壓力大小剛好為滑塊重力的3倍,水平軌道BC的長度為l2=2.0m,小滑塊與水平軌道AB、BC間的動摩擦因數(shù)均為=0.5,重力加速度g=10m/s2。
(1)求水平軌道AB的長度l1;
(2)試通過計算判斷小滑塊能否到達(dá)“陷阱”右側(cè)的D點;
(3)若在AB段水平拉力F作用的范圍可變,要達(dá)到小滑塊在運動過程中,既不脫離豎直圓軌道,又不落入C、D間的“陷阱”的目的,試求水平拉力F作用的距離范圍。
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