如圖1所示,質(zhì)量m=1.0kg的物塊,在水平向右、大小F = 5.0N的恒力作用下,沿足夠長的粗糙水平面由靜止開始運動。在運動過程中,空氣對物塊的阻力沿水平方向向左,其大小f空=kv,k為比例系數(shù),f空隨時間t變化的關系如圖2所示。g取10m/s2。
(1)求物塊與水平面間的動摩擦因數(shù)μ;
(2)估算物塊運動的最大速度vm;
(3)估算比例系數(shù)k。
(1) (2) (3)
解析試題分析:(1)由圖2可知,2s后空氣對物塊的阻力大小不變,即,物塊做勻速直線運動,設水平面對物塊的摩擦力為,由平衡條件得:
又因為
聯(lián)立解得:
(2)因隨速度的增大而增大,而恒力F和水平面對物塊的摩擦力為保持不變,所以在內(nèi),物塊做加速度逐漸減小的加速運動,勻速運動時速度達到最大,根據(jù)動量定理有
在圖象中,圖線與橫軸圍成的“面積”表示沖量,設每個小正方形的面積為,由圖2可知,在內(nèi),圖線與橫軸圍成的的“面積”內(nèi)含有小正方形的個數(shù)為,則
所以
(3)因為,所以
考點:本題考查受力分析、牛頓運動定律、動量定理、摩擦力,意在考查考生估算能力及從圖象中提取信息的能力。
科目:高中物理 來源: 題型:計算題
滑草是一項前衛(wèi)運動,和滑雪一樣能給運動者帶來動感和刺激。如圖所示,人坐在滑草車上從斜坡的高處A點由靜止開始自由滑下,滑到斜坡的底端B點后沿水平的滑道再滑行一段距離到C點停下來。若某人和滑草車的總質(zhì)量m=60kg,滑草車與斜坡滑道、滑草車與水平滑道間的動摩擦因數(shù)相等,μ=0.2,斜坡的傾角θ=15º。整個運動過程中,除滑草車與滑道之間的摩擦外,不計其它方面的能量損失,重力加速度g取10m/s2。(sin15º≈0.26,cos15º≈0.97)求:
(1)人與滑草車在斜坡上滑動時的加速度大小為多少?
(2)若斜坡滑下的距離AB長為L=40m,則人與滑草車在水平滑道上滑行的最大距離為多少?
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科目:高中物理 來源: 題型:計算題
(15分)在民航業(yè)內(nèi),一直有“黑色10分鐘“的說法,即從全球已發(fā)生的飛機事故統(tǒng)計數(shù)據(jù)來看,大多數(shù)的航班事故發(fā)生在飛機起飛階段的3分鐘和著陸階段的7分鐘。飛機安全事故雖然可怕,但只要沉著冷靜,充分利用逃生設備,逃生成功概率相當高,飛機失事后的90秒內(nèi)是逃生的黃金時間。如圖為飛機逃生用的充氣滑梯,滑梯可視為理想斜面,已知斜面長L=8m,斜面傾斜角θ=37°,人下滑時與充氣滑梯間動摩擦因素為u=0.5。不計空氣阻力,g=10m/s2,Sin37°=0.6,cos37°=0.8,=1.4。求:
(1)旅客從靜止開始由滑梯頂端滑到底端逃生,需要多長時間?
(2)一旅客若以v0=4.0m/s的初速度抱頭從艙門處水平逃生,當他落到充氣滑梯上后沒有反彈,由于有能量損失,結(jié)果他以v=4.0m/s的速度開始沿著滑梯加速下滑。該旅客以這種方式逃生與(1)問中逃生方式相比,節(jié)約了多長時間?
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科目:高中物理 來源: 題型:計算題
(18分)如圖所示,質(zhì)量足夠大、截面是直角梯形的物塊靜置在光滑水平地面上,其兩個側(cè)面恰好與兩個固定在地面上的壓力傳感器X、Y相接觸。圖中AB高H=0.3m,AD長L=0.5m。斜面傾角?梢暈橘|(zhì)點的小物塊P(圖中未畫出)質(zhì)量m=1kg,它與斜面的動摩擦因數(shù)可以通過更換斜面表面的材料進行調(diào)節(jié),調(diào)節(jié)范圍是。
(1)令,將P由D點靜止釋放,求P在斜面上的運動時間。
(2)令,在A點給P一個沿斜面上的初速度,求P落地時的動能。
(3)將壓力傳感器X、Y接到同一個數(shù)據(jù)處理器上,已知當X和Y受到物塊壓力時,分別顯示正值和負值。對于不同的,每次都在D點給P一個方向沿斜面向下、大小足夠大的初速度,以保證它能滑離斜面。求滑行過程中處理器顯示的壓力F隨變化的函數(shù)關系式,并在坐標系中畫出其函數(shù)圖象。
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科目:高中物理 來源: 題型:計算題
(14分)如圖甲所示,光滑且足夠長的平行金屬導軌MN、PQ固定在同一水平面上,兩導軌間距L=0.30m.導軌電阻忽略不計,其間接有定值電阻R=0.40導軌上停放一質(zhì)量為m="0.10" kg、電阻r="0.20" 的金屬桿ab,整個裝置處于磁感應強度B=0.50T的勻強磁場中,磁場方向豎直向下.利用一外力F沿水平方向拉金屬桿ab,使之由靜止開始做勻加速直線運動,電壓傳感器可將R兩端的電壓U即時采集并輸入電腦,電腦屏幕描繪出U隨時間t的關系如圖乙所示.求:
(1)金屬桿加速度的大小;
(2)第2s末外力的瞬時功率,
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科目:高中物理 來源: 題型:計算題
如圖所示,在一輛靜止的小車上,豎直固定著兩端開口、內(nèi)徑均勻的U形管,U形管的豎直部分與水平部分的長度均為l,管內(nèi)裝有水銀,兩管內(nèi)水銀面距管口均為,F(xiàn)將U形管的左端封閉,并讓小車水平向右做勻加速直線運動,運動過程中U形管兩管內(nèi)水銀面的高度差恰好為。已知重力加速度為g,水銀的密度為ρ,大氣壓強為p0=ρgl,環(huán)境溫度保持不變,求
(。┳蠊苤蟹忾]氣體的壓強p;
(ⅱ)小車的加速度a。
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科目:高中物理 來源: 題型:計算題
(19分)如圖裝置中繩子質(zhì)量,滑輪質(zhì)量及摩擦均不計,兩物體質(zhì)量分別為m1=m,m2=4m,m1下端通過勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧與地面相連。
①系統(tǒng)靜止時彈簧處于什么狀態(tài)?形變量Δx為多少?
②用手托住m2,讓m1靜止在彈簧上,繩子繃直,但無拉力,然后放手,m1、m2會上下做簡諧振動,求:m1、m2運動的最大速度分別為多大?
③在②問的情況下,當m2下降到最低點,m1上升到最高點時,求:此時m1、m2的加速度的大小各為多少?
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科目:高中物理 來源: 題型:計算題
(8分)中國載人航天史上的首堂太空授課,2013年6月20日上午10時開講。神舟十號航天員在天宮一號開展基礎物理實驗,為全國青少年進行太空授課;女宇航員王亞平向同學們提出了如何測質(zhì)量的問題,大家知道質(zhì)量可以用天平測量,可是在宇宙空間怎樣測量物體的質(zhì)量呢?如圖所示是采用動力學方法測量空間站質(zhì)量的原理圖.若已知雙子星號宇宙飛船的質(zhì)量為3200kg,其尾部推進器提供的平均推力為900 N,在飛船與空間站對接后,推進器工作8 s測出飛船和空間站速度變化是1.0 m/s.則:
(1)空間站的質(zhì)量為多大?
(2)在8 s內(nèi)飛船對空間站的作用力為多大?
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科目:高中物理 來源: 題型:計算題
(14分)光滑水平桌面上有一輕彈簧,用質(zhì)量m=0.4 kg的小物塊將彈簧緩慢壓縮,釋放后物塊從A點水平拋出, 恰好由P點沿切線進入光滑圓弧軌道MNP,已知其圓弧軌道為半徑R=0.8 m的圓環(huán)剪去了左上角135°的圓弧,P點到桌面的豎直距離也是R,MN為豎直直徑,g=10 m/s2,不計空氣阻力。求:
(1)物塊離開彈簧時的速度大小;
(2)物塊在N點對圓弧軌道的壓力.(結(jié)果可用根式表示)
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