(14分)某中學(xué)的部分學(xué)生組成了一個(gè)課題小組,對(duì)海嘯的威力進(jìn)行了模擬研究,他們?cè)O(shè)計(jì)了如下的模型:如圖甲在水平地面上放置一個(gè)質(zhì)量為m=4kg的物體,讓其在隨位移均勻減小的水平推力作用下運(yùn)動(dòng),推力F隨位移x變化的圖像如圖乙所示,已知物體與地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=0.5,g=10m/s2,則:

(1)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中物體的最大加速度為多少?
(2)在距出發(fā)點(diǎn)什么位置時(shí)物體的速度達(dá)到最大?
(3)物體在水平面上運(yùn)動(dòng)的最大位移是多少?

(1)20m/s2;(2)3.2m;(3)10m。

解析試題分析:(1)由牛頓第二定律,得F-μmg=ma,當(dāng)推力F=100N時(shí),物體所受的合力最大,加速度最大
代入解得解得
(2)由圖象可得推力隨位移x是變化的,當(dāng)推力等于摩擦力時(shí),加速度為0,速度最大,則F=μmg=20N
由圖得到F與x的函數(shù)關(guān)系式F=100-25x;則得到x=3.2m
(3)由圖象得到推力對(duì)物體做功等于“面積”,得推力做功W=200J
根據(jù)動(dòng)能定理W-μmgxm=0  代入數(shù)據(jù)得xm=10m
考點(diǎn):牛頓第二定律及動(dòng)能定理。

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:計(jì)算題

有可視為質(zhì)點(diǎn)的木塊由A點(diǎn)以一定的初速度為4m/s水平向右運(yùn)動(dòng),AB的長(zhǎng)度為2m,物體和AB間動(dòng)摩擦因素為μ1=0.1,BC無(wú)限長(zhǎng),物體和BC間動(dòng)摩擦因素為μ2=, 求:

(1)物體第一次到達(dá)B點(diǎn)的速度;
(2)通過(guò)計(jì)算說(shuō)明最后停在水平面上的位置距B點(diǎn)的距離。

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:計(jì)算題

在一半徑r=5×108m的某星球的表面做一實(shí)驗(yàn),裝置如圖所示,在一粗糙的水平面上放置一半圓形的光滑豎直軌道,半圓形軌道與水平面相切。一質(zhì)量為m=1kg的小物塊Q(可視為質(zhì)點(diǎn))在一水平向右的力F=2N作用下從A由靜止開(kāi)始向右運(yùn)動(dòng),作用一段時(shí)間t后撤掉此力,物體在水平面上再滑動(dòng)一段距離后滑上半圓形軌道。若到達(dá)B點(diǎn)的速度為m/s時(shí),物體恰好滑到四分之一圓弧D處。已知A、B的距離L=3.0m,小物塊與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.2,半圓形軌道半徑R=0.08m。

(1)求該星球表面的重力加速度g和該星球的第一宇宙速度v1;
(2)若物體能夠到達(dá)C點(diǎn),求力F作用的最智囊距離x。

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:計(jì)算題

(11分)如圖所示,水平放置的不帶電的平行金屬板p和b相距h,與圖示電路相連,金屬板厚度不計(jì),忽略邊緣效應(yīng)。p板上表面光滑,涂有絕緣層,其上O點(diǎn)右側(cè)相距h處有小孔K;b板上有小孔T,且O、T在同一條豎直線上,圖示平面為豎直平面。質(zhì)量為m、電荷量為- q(q > 0)的靜止粒子被發(fā)射裝置(圖中未畫出)從O點(diǎn)發(fā)射,沿P板上表面運(yùn)動(dòng)時(shí)間t后到達(dá)K孔,不與板碰撞地進(jìn)入兩板之間。粒子視為質(zhì)點(diǎn),在圖示平面內(nèi)運(yùn)動(dòng),電荷量保持不變,不計(jì)空氣阻力,重力加速度大小為g。

(1)求發(fā)射裝置對(duì)粒子做的功;
(2)電路中的直流電源內(nèi)阻為r,開(kāi)關(guān)S接“1”位置時(shí),進(jìn)入板間的粒子落在h板上的A點(diǎn),A點(diǎn)與過(guò)K孔豎直線的距離為l。此后將開(kāi)關(guān)S接“2”位置,求阻值為R的電阻中的電流強(qiáng)度;
(3)若選用恰當(dāng)直流電源,電路中開(kāi)關(guān)S接“l(fā)”位置,使進(jìn)入板間的粒子受力平衡,此時(shí)在板間某區(qū)域加上方向垂直于圖面的、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小合適的勻強(qiáng)磁場(chǎng)(磁感應(yīng)強(qiáng)度B只能在0~Bm=范圍內(nèi)選取),使粒子恰好從b板的T孔飛出,求粒子飛出時(shí)速度方向與b板板面夾角的所有可能值(可用反三角函數(shù)表示)。

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:計(jì)算題

如圖所示,在y軸左側(cè)放置一加速電場(chǎng)和偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)構(gòu)成的發(fā)射裝置,C、D兩板的中心線處于y=8cm的直線上;右側(cè)圓形勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B=T、方向垂直xoy平面向里,在x軸上方11cm處放置一個(gè)與x軸平行的光屏。已知A、B兩板間電壓UAB=100V, C、D兩板間電壓 UCD="300V," 偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)極板長(zhǎng)L=4cm,兩板間距離d="6cm," 磁場(chǎng)圓心坐標(biāo)為(6,0)、半徑R=3cm,F(xiàn)有帶正電的某種粒子從A極板附近由靜止開(kāi)始經(jīng)電場(chǎng)加速,穿過(guò)B板沿C、D兩板間中心線y = 8cm進(jìn)入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng),由y軸上某點(diǎn)射出偏轉(zhuǎn)電場(chǎng),經(jīng)磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后打在屏上。帶電粒子比荷=106c/kg,不計(jì)帶電粒子的重力。求:

(1)該粒子射出偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)速度大小和方向;
(2)該粒子打在屏上的位置坐標(biāo);
(3)若將發(fā)射裝置整體向下移動(dòng),試判斷粒子能否垂直打到屏上?若不能,請(qǐng)簡(jiǎn)要說(shuō)明理
由。若能,請(qǐng)計(jì)算該粒子垂直打在屏上的位置坐標(biāo)和發(fā)射裝置移動(dòng)的距離。

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:計(jì)算題

如圖,靜止于A處的離子,經(jīng)電壓為U的加速電場(chǎng)加速后沿圖中圓弧虛線通過(guò)靜電分析器,從P點(diǎn)垂直CN進(jìn)入矩形區(qū)域的有界勻強(qiáng)電場(chǎng),電場(chǎng)方向水平向左。靜電分析器通道內(nèi)有均勻輻向分布的電場(chǎng),已知圓弧所在處場(chǎng)強(qiáng)為E0,方向如圖所示;離子質(zhì)量為m、電荷量為q;,離子重力不計(jì)。

(1)求圓弧虛線對(duì)應(yīng)的半徑R的大小;
(2)若離子恰好能打在NQ的中點(diǎn)上,求矩形區(qū)域QNCD內(nèi)勻強(qiáng)電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)E的值;
(3)若撤去矩形區(qū)域QNCD內(nèi)的勻強(qiáng)電場(chǎng),換為垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),要求離子能最終打在QN上,
求磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的取值范圍。

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:計(jì)算題

(18分)某校興趣小組制作了一個(gè)游戲裝置,其簡(jiǎn)化模型如圖所示,在A點(diǎn)用一彈射裝置可將靜止的小滑塊以水平速度彈射出去,沿水平直線軌道運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)后,進(jìn)入半徑R=0.1m的光滑豎直圓形軌道,運(yùn)行一周后自B點(diǎn)向C點(diǎn)運(yùn)動(dòng),C點(diǎn)右側(cè)有一陷阱,C、D兩點(diǎn)的豎直高度差h=0.2m,水平距離s=0.6m,水平軌道AB長(zhǎng)為L(zhǎng)1=0.5m,BC長(zhǎng)為L(zhǎng)2 =1.5m,小滑塊與水平地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.4,重力加速度g=10m/s2

(1)若小滑塊恰能通過(guò)圓形軌道的最高點(diǎn),求小滑塊在A點(diǎn)彈射出的速度大。
(2)若游戲規(guī)則為小滑塊沿著圓形軌道運(yùn)行一周離開(kāi)圓形軌道后只要不掉進(jìn)陷阱即為勝出。求小滑塊在A點(diǎn)彈射出的速度大小范圍。
(3)若小滑塊是與從光滑斜軌道E點(diǎn)靜止釋放的小球發(fā)生完全非彈性碰撞后,離開(kāi)A點(diǎn)的(小球質(zhì)量與小滑塊的質(zhì)量相等,且均可視為質(zhì)點(diǎn),斜軌道與水平地面平滑連接),求當(dāng)滿足(2)中游戲規(guī)則時(shí),釋放點(diǎn)E與過(guò)A水平面的豎直高度H的大小范圍。

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:計(jì)算題

如圖所示,半徑為R的光滑圓形軌道在B點(diǎn)與水平軌道AB相切,水平軌道AB在A點(diǎn)與光滑弧形軌道CA相切,軌道CA、AB與圓形軌道都在同一豎直平面內(nèi).現(xiàn)讓一質(zhì)量為m的滑塊(可視為質(zhì)點(diǎn))從弧形軌道上高為h處由靜止釋放.設(shè)滑塊與AB軌道的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,AB軌道的長(zhǎng)度為x0.為使滑塊在進(jìn)入圓形軌道后能夠不脫離軌道而運(yùn)動(dòng),滑塊釋放的高度h應(yīng)滿足什么條件?(假設(shè)B處的缺口不影響滑塊進(jìn)入圓軌道和在圓軌道的上運(yùn)動(dòng))

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:計(jì)算題

(18分)光滑圓軌道和兩傾斜直軌道組成如圖所示裝置,其中直軌道bc粗糙,直軌道cd光滑,兩軌道相接處為一很小的圓弧。質(zhì)量為m=0.1kg的滑塊(可視為質(zhì)點(diǎn))在圓軌道上做圓周運(yùn)動(dòng),到達(dá)軌道最高點(diǎn)a時(shí)的速度大小為v=4m/s,當(dāng)滑塊運(yùn)動(dòng)到圓軌道與直軌道bc的相切處b時(shí),脫離圓軌道開(kāi)始沿傾斜直軌道bc滑行,到達(dá)軌道cd上的d點(diǎn)時(shí)速度為零。若滑塊變換軌道瞬間的能量損失可忽略不計(jì),已知圓軌道的半徑為R=0.25m,直軌道bc的傾角=37o,其長(zhǎng)度為L(zhǎng)=26.25m,d點(diǎn)與水平地面間的高度差為h=0.2m,取重力加速度g=10m/s2,sin37°=0.6。求:

(1)滑塊在圓軌道最高點(diǎn)a時(shí)對(duì)軌道的壓力大小;
(2)滑塊與直軌道bc問(wèn)的動(dòng)摩擦因數(shù);
(3)滑塊在直軌道bc上能夠運(yùn)動(dòng)的時(shí)間。

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