4.如圖,一質(zhì)量m=2kg的小球套在一根固定的足夠長的直桿上,直桿與水平面夾角θ=37°.現(xiàn)小球在與桿也成θ角的斜向上F=20N的外力作用下,從A點(diǎn)靜止出發(fā)向上運(yùn)動(dòng).已知桿與球間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.5,g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8.求:
(1)小球運(yùn)動(dòng)的加速度a1;
(2)若F作用4s后撤去,小球上滑過程中距A點(diǎn)最大距離sm

分析 (1)對(duì)小球受力分析,運(yùn)用牛頓第二定律求出小球的加速度.
(2)根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)公式求出撤去拉力前的位移和末速度,再根據(jù)牛頓第二定律求出撤去拉力后的加速度,根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求出上滑的位移,從而得出小球上滑過程中距A點(diǎn)最大距離.

解答 解:(1)在力F作用時(shí)有,F(xiàn)cos37°-mgsin37°-μ(mg cos37°-F sin37°)=m${a}_{1}^{\;}$
代入數(shù)據(jù):20×0.8-20×0.6-0.5(20×0.8-20×0.6)=$2{a}_{1}^{\;}$
解得:a1=1m/s2,
(2)剛撤去F時(shí),小球的速度υ1=a1t1=1×4m/s=4m/s,
小球的位移${s_1}=\frac{v_1}{2}$t1=$\frac{4}{2}×4$=8m,
撤去力F后,小球上滑時(shí)有:-(mgsin37°+μmgcos37°)=ma2
得:${a}_{2}^{\;}=-(gsin37°+μgcos37°)$=$-(10×0.6+0.5×10×0.8)m/{s}_{\;}^{2}$
解得:a2=-10 m/s2,
因此小球上滑時(shí)間${t_2}=\frac{{0-{v_1}}}{a_2}=0.4s$
上滑位移${s_2}=\frac{v_1}{2}$t2=$\frac{4}{2}×0.4$=0.8m,
則小球上滑的最大距離為sm=s1+s2=8.8m
答:(1)小球運(yùn)動(dòng)的加速度a1為1m/s2;
(2)若F作用4s后撤去,小球上滑過程中距A點(diǎn)最大距離sm為8.8m;

點(diǎn)評(píng) 牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式是解決力學(xué)的基本方法.關(guān)鍵在于分析物體的受力情況和運(yùn)動(dòng)情況.當(dāng)物體受力較多時(shí),往往采用正交分解法求加速度,難度適中.

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題

11.一個(gè)靜止在水平面上的物體,質(zhì)量為2kg,在5N的水平拉力作用下沿水平面向右運(yùn)動(dòng),物體和地面間的滑動(dòng)摩擦力是2N.
(1)求物體4s末的速度和4s內(nèi)發(fā)生的位移;
(2)若在4s末撤去拉力,求撤去拉力后物體的滑行時(shí)間.

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科目:高中物理 來源: 題型:多選題

15.如圖甲所示,用同種材料制成的傾角為30°的斜面和長水平面,斜面和水平面之間由光滑圓弧連接,斜面長為2.4m且固定.一小物塊從斜面頂端以沿斜面向下的初速度v0開始自由下滑.當(dāng)v0=2m/s時(shí),經(jīng)過0.8s后小物塊停在斜面上.多次改變v0的大小,記錄下小物塊從開始運(yùn)動(dòng)到最終停下的時(shí)間t,作出t-v0圖象如圖乙所示,g取10m/s2,則( 。
A.小物塊與該種材料間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.25
B.小物塊與該種材料間的動(dòng)摩擦因數(shù)為$\frac{\sqrt{3}}{2}$
C.若小物塊初速度為1 m/s,則根據(jù)圖象可知小物塊運(yùn)動(dòng)時(shí)間為0.4 s
D.若小物塊初速度為4 m/s,則根據(jù)圖象可知小物塊運(yùn)動(dòng)時(shí)間為1.6 s

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科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題

12.用如圖所示的淺色水平傳送帶AB和斜面BC將貨物運(yùn)送到斜面的頂端.AB距離L=11m,傳送帶始終以v=12m/s勻速順時(shí)針運(yùn)行.傳送帶B端靠近傾角θ=37°的斜面底端,斜面底端與傳送帶的B端之間有一段長度可以不計(jì)的小圓弧.在A、C處各有一個(gè)機(jī)器人,A處機(jī)器人每隔t=1.0s將一個(gè)質(zhì)量m=10kg、底部有碳粉的貨物箱(可視為質(zhì)點(diǎn))輕放在傳送帶A端,貨物箱經(jīng)傳送帶和斜面后到達(dá)斜面頂端的C點(diǎn)時(shí)速度恰好為零,C點(diǎn)處機(jī)器人立刻將貨物箱搬走.已知斜面BC的長度s=5.0m,傳送帶與貨物箱之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ0=0.55,貨物箱由傳送帶的右端到斜面底端的過程中速度大小損失原來的$\frac{1}{11}$,不計(jì)傳送帶輪的大小,g=10m/s2(sin37°=0.6,cos37°=0.8).求:
(1)斜面與貨物箱之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ;
(2)如果C點(diǎn)處的機(jī)器人操作失誤,未能將第一個(gè)到達(dá)C點(diǎn)的貨物箱搬走而造成與第二個(gè)貨物箱在斜面上相撞.求兩個(gè)貨物箱在斜面上相撞的位置到C點(diǎn)的距離; (本問結(jié)果可以用根式表示)
(3)從第一個(gè)貨物箱放上傳送帶A端開始計(jì)時(shí),在t0=2s的時(shí)間內(nèi),貨物箱在傳送帶上留下的痕跡長度.

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

19.沿固定斜面下滑的物體受到與斜面平行向上的拉力F的作用,其下滑的速度-時(shí)間圖線如圖所示.已知物體與斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為常數(shù),在0-5s,5-10s,10-15s內(nèi)F的大小分別為F1、F2和F3,則( 。
A.F1>F2B.F2<F3C.F1>F3D.F1=F3

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科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題

9.水平放置的平行正對(duì)的金屬板 M、N 之間存在豎直向上的勻強(qiáng)電場和垂直紙面的交變磁場(如圖 a 所示,垂直紙面向里為正),磁感應(yīng)強(qiáng)度 B0=50T,已知兩板間距離d=0.3m,電場強(qiáng)度 E=50V/m,M 板正中央有一小孔 P,在 P 正上方 h=5cm 處的 O 點(diǎn),一帶電液滴自由下落,穿過小孔后進(jìn)入兩板間,若油滴在 t=0 時(shí)刻進(jìn)入兩板間,最后恰好從 N 板邊緣水平飛出(液滴以水平速度從 M、N 板位置經(jīng)過時(shí),認(rèn)為夜滴恰好沒有打在板上),已知油滴的質(zhì)量 m=10-4kg,帶電量 q=+2×10-5C.(不計(jì)空氣阻力,油滴可視為質(zhì)點(diǎn),重力加速度 g=10m/s2)求:

(1)油滴在 P 點(diǎn)的速度;
(2)N 板的長度 L 和交變磁場的變化周期.

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科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題

16.如圖,厚度不計(jì)的長木板放在水平面上,并且右端緊靠豎直墻壁,木板與地面之間摩擦系數(shù)μ1=0.25,木板質(zhì)量M=0.4kg,板上有一質(zhì)量為m=0.3kg的小物體,與木板間摩擦系數(shù)μ2=$\frac{1}{3}$,將小物體用長為L=1m細(xì)繩系在墻上A點(diǎn),A點(diǎn)高度h=0.6m,用水平力F=6.4N拉木板,使其從靜止開始運(yùn)動(dòng)(此時(shí)細(xì)線是張緊的),問經(jīng)多長時(shí)間小物體離開木板右端.

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科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題

13.如圖,在學(xué)校運(yùn)動(dòng)會(huì)團(tuán)體托球跑步比賽中,某同學(xué)將質(zhì)量為m的球置于球拍的光面中心,從靜止開始先做加速度大小為a的勻加速直線運(yùn)動(dòng),速度達(dá)到v0后做勻速直線運(yùn)動(dòng)至終點(diǎn).已知運(yùn)動(dòng)過程中球始終相對(duì)球拍靜止,且受到的空氣阻力大小為f=kv(k為已知常量),方向與速度方向相反.不計(jì)球與球拍間的摩擦,重力加速度為g,求:(結(jié)果可以用三角函數(shù)表示)
(1)在勻速直線運(yùn)動(dòng)階段球拍面與水平方向的夾角θ0;
(2)在勻加速直線運(yùn)動(dòng)階段θ隨時(shí)間t的變化關(guān)系式.

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

14.甲物體的重量是乙物體的3倍,它們?cè)谕桓叨韧瑫r(shí)自由下落,不計(jì)空氣阻力,則下列說法中正確的是( 。
A.甲比乙先著地B.甲與乙同時(shí)著地
C.甲著地時(shí)的速度比乙大D.乙著地時(shí)的速度比甲大

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