13.質(zhì)量m=1kg的物體在F=20N的水平推力作用下,從足夠長的粗糙斜面的底端A點由靜止開始沿斜面運動,物體與斜面間動摩擦因數(shù)為μ=0.25,斜面固定不動,與水平地面的夾角θ=37°,力F作用4s后撤去,撤去力F后5s物體正好通過斜面上的B點.(已知sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,g=10m/s2).求:
(1)撤去力F時的速度;
(2)力F作用下物體發(fā)生的位移;
(3)AB之間的距離.

分析 (1)根據(jù)牛頓第二定律求出在力F作用下的加速度,結(jié)合速度時間公式求出撤力時的速度;
(2)結(jié)合位移時間公式求出物體的位移;
(3)再結(jié)合牛頓第二定律求出撤去推力后的加速度,根據(jù)速度位移公式求出繼續(xù)上滑的位移和時間;再分析物體下滑過程中的加速度,根據(jù)運動學公式求解下滑的距離,由此求出AB的距離.

解答 解:(1)在外力F作用下,物體的受力如左圖所示,根據(jù)牛頓第二定律得:
Fcosθ-mgsinθ-f=ma1
f=μN
N=Fsinθ+mgcosθ
聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)得:a1=5m/s2
撤去力F時的速度v1=a1t1=5×4=20m/s;
(2)根據(jù)位移的計算公式可得力F作用下物體發(fā)生的位移為:x1=$\frac{{0+v}_{1}}{2}{t}_{1}=\frac{20}{2}×4=40m$;
(3)撤去F后物體繼續(xù)向上運動時,受力如右圖所示,根據(jù)牛頓第二定律:
mgsinθ+μmgcosθ=ma2
代入數(shù)據(jù)得:a2=8m/s2
物體速度減為零的時間為:t2=$\frac{{v}_{1}}{{a}_{2}}=\frac{20}{8}s=2.5s$;
此過程的位移x2=$\frac{0+{v}_{1}}{2}{t}_{2}=25m$;
接著物體加速下滑,根據(jù)牛頓第二定律可得:mgsinθ-μmgcosθ=ma3
解得:a3=4m/s2
根據(jù)位移時間公式可得t3=5s-2.5s=2.5s內(nèi)的位移為:x3=$\frac{1}{2}$a3t32
代入數(shù)據(jù)解得:x3=12.5m;
所以AB之間的距離為:x=x1+x2-x3=52.5m;
答:(1)撤去力F時的速度為20m/s;
(2)力F作用下物體發(fā)生的位移為40m;
(3)AB之間的距離為52.5m.

點評 解決本題的關(guān)鍵能夠?qū)ξ矬w正確地受力分析,運用牛頓第二定律和運動學公式進行求解,知道加速度是聯(lián)系力學和運動學的橋梁.

練習冊系列答案
相關(guān)習題

科目:高中物理 來源: 題型:實驗題

3.熱敏電阻包括正溫度系數(shù)電阻器(PTC)和負溫度系數(shù)電阻器(NTC).正溫度系數(shù)電阻器(PTC)在溫度升高時電阻值越大,負責溫度系數(shù)電阻器(NTC)在溫度升高時電阻值越小,熱敏電阻的這種特性,常常應用在控制電路中.某實驗小組選用下列器材探究通過熱敏電阻Rx(常溫下阻值約為10.0Ω)的電流隨其兩端電壓變化的特點.
A.電流表A(量程0.6A,內(nèi)阻約0.3Ω)
B.電壓表V(量程15.0V,內(nèi)阻約10kΩ)
C.滑動變阻器R(最大阻值為10Ω)
D.滑動變阻器R′(最大阻值為500Ω)
E.電源E(電動勢15V,內(nèi)阻忽略)
F.電鍵、導線若干
①實驗中改變滑動變阻器滑片的位置,使加在熱敏電阻兩端的電壓從零開始逐漸增大,請在所提供的器材中選擇必需的器材,應選擇的滑動變阻器C.(只需填寫器材前面的字母即可)
②請在所提供的器材中選擇必需的器材,在虛線框內(nèi)畫出該小組設(shè)計的電路圖.

③該小組測出熱敏電阻R1的U-I圖線如曲線I所示.請分析說明該熱敏電阻是PTC熱敏電阻(填PTC或NTC).
④該小組又通過查閱資料得出了熱敏電阻R2的U-I圖線如曲線II所示.然后又將熱敏電阻R1、R2分別與某電池組連成如圖所示電路.測得通過R1和R2的電流分別為0.30A和0.60A,則該電池組的電動勢為10.0V,內(nèi)阻為6.67Ω.(結(jié)果均保留三位有效數(shù)字)

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科目:高中物理 來源: 題型:解答題

4.用伏安法測金屬絲的電阻Rx.實驗所用器材為:電池組(電動勢為3V,內(nèi)阻約1Ω)、電流表(內(nèi)阻約0.1Ω)、電壓表(內(nèi)阻約3kΩ)、滑動變阻器R(0~20Ω,額定電流2A)、開關(guān)、導線若干.
某小組同學利用以上器材正確連接好電路,進行實驗測量,記錄數(shù)據(jù)如下:
次數(shù)1234567
U/V0.100.300.701.001.501.702.30
I/A0.0200.0600.1600.2200.3400.4600.520
由以上數(shù)據(jù)可知,他們測量Rx是采用圖1中的甲圖(選填“甲”或“乙”).

(3)圖2是測量Rx的實驗器材實物圖,圖中已連接了部分導線,滑動變阻器的滑片P置于變阻器的一端.
請根據(jù)圖(2)所選的電路圖,補充完成圖2中實物間的連線,并使閉合開關(guān)的瞬間,電壓表或電流表不至于被燒壞.

(4)這個小組的同學在坐標紙上建立U、I坐標系,如圖3所示,圖中已標出了測量數(shù)據(jù)對應的4個坐標點.請在圖3中標出第2、4、6次測量數(shù)據(jù)坐標點,并描繪出U─I圖線.由圖線得到金屬絲的阻值Rx=4.5Ω(保留兩位有效數(shù)字).
(5)根據(jù)以上數(shù)據(jù)可以估算出金屬絲的電阻率約為C(填選項前的符號).
A.1×10-2Ω•m    B.1×10-3Ω•m    C.1×10-6Ω•m    D.1×10-8Ω•m
(6)任何實驗測量都存在誤差.本實驗所用測量儀器均已校準,下列關(guān)于誤差的說法中正確的選項是CD(有多個正確選項).
A.用螺旋測微器測量金屬絲直徑時,由于讀數(shù)引起的誤差屬于系統(tǒng)誤差
B.由于電流表和電壓表內(nèi)阻引起的誤差屬于偶然誤差
C.若將電流表和電壓表內(nèi)阻計算在內(nèi),可消除由測量儀表引起的系統(tǒng)誤差
D.用U─I圖象處理數(shù)據(jù)求金屬絲電阻可以減小偶然誤差.

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科目:高中物理 來源: 題型:實驗題

1.同學利用如圖甲所示的電路測量滿偏電流為100μA的電流表的內(nèi)阻(約為1000Ω),可供選擇的器材有:
滑動變阻器R1,最大阻值20Ω;
滑動變阻器R2,最大阻值100kΩ;
電阻箱R',最大阻值99999Ω,
電池E,電動勢為9.0V(內(nèi)阻不計),開關(guān)2個,導線若干.
回答下列問題:

(1)圖中滑動變阻器R應選用R2(填“R1”或“R2”);
(2)保持開關(guān)S1閉合,S2斷開,調(diào)節(jié)滑動變阻器R接入電路的阻值,使得電流表滿偏.再閉合S2,調(diào)節(jié)電阻箱的阻值.使得電流表半偏.如果電阻箱R′的示數(shù)為995Ω,則待測電流表的內(nèi)阻Rg=995Ω,且測量值小于(填“大于”、“等于”或“小于”)真實值;
(3)若要把該電流表改裝成3V的電壓表,應串聯(lián)29005Ω的電阻;現(xiàn)要校準該改裝后的電壓表.使用乙圖中的實驗器材(能滿足實驗要求),滑動變阻器采用分壓電路.把實物圖連上導線.

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科目:高中物理 來源: 題型:解答題

8.如圖所示,兩塊直徑為2L的同心半圓形帶電金屬板A、B固定在豎直平面內(nèi),兩板間的距離很近,可認為A、B間的電場場強大小處處相等、方向都指向圓心O.在A、B左側(cè)有方向水平向右、場強大小為E的勻強電場.現(xiàn)從正對A、B板間隙、到兩板的一端距離為d處由靜止釋放一個質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電微粒(不計重力),發(fā)現(xiàn)此微粒恰能在兩板間運動而不與板發(fā)生相互作用. 
(1)求A、B之間電場的場強大。
(2)從釋放微粒開始,經(jīng)過多長時間微粒的水平位移最大?最大值為多少?

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科目:高中物理 來源: 題型:實驗題

18.某同學要測量一個均勻新材料制成的圓柱體的電阻率ρ.步驟如下:

(1)用游標為10分度的游標卡尺測量其長度如圖1,由圖可知其長度為17.8mm;
(2)用螺旋測微器測量其直徑如圖2,由圖可知其直徑為13.871mm;
(3)用多用電表的電阻“×10”擋,按正確的操作步驟測量這個圓柱體的電阻,表盤的示數(shù)如圖3,則該電阻的阻值約為220Ω.

(4)該同學想用伏安法更精確地測量其電阻R,現(xiàn)有的器材及其代號和規(guī)格如下:
待測圓柱體電阻R
電流表A1(量程0~4mA,內(nèi)阻約50Ω)
電流表A2(量程0~10mA,內(nèi)阻約30Ω)
電壓表V1(量程0~3V,內(nèi)阻約10kΩ)
電壓表V2(量程0~15V,內(nèi)阻約25kΩ)
直流電源E(電動勢4V,內(nèi)阻不計)
滑動變阻器R1(阻值范圍0~15Ω,允許通過的最大電流2.0A)
滑動變阻器R2(阻值范圍0~20kΩ,允許通過的最大電流0.5A)
開關(guān)S及導線若干
為使實驗誤差較小,要求測得多組數(shù)據(jù)進行分析,請在圖4框中畫出測量的電路圖,并標明所用器材的代號.
(5)若該同學測得圓柱體的電阻為R,則此圓柱體材料的電阻率為ρ=$\frac{πRoh9je9l^{2}}{4l}$. (此圓柱體的長為l,直徑為d.)

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科目:高中物理 來源: 題型:實驗題

5.在做“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實驗中,某實驗小組采用如圖1所示的裝置,實驗步驟如下:
a.把紙帶的一端固定在小車上,另一端穿過打點計時器的限位孔;
b.調(diào)整木板的傾角,以重力沿斜面向下的分力平衡小車及紙帶受到的摩擦力;
c.用細線將木板上的小車通過定滑輪與砂桶相連;
d.接通電源,放開小車,讓小車拖著紙帶運動,打點計時器就在紙帶上打下一系列的點;
e.換上新的紙帶,在砂桶中依次加入適量的砂子,重復d步驟多次,得到幾條點跡清晰的紙帶.

現(xiàn)測出了其中一條紙帶上的距離,如圖2所示,已知打點周期為0.02s.則這條紙帶上C點速度的大小vC=1.74m/s,形成加速度的大小a=3.20m/s2(取三位有效數(shù)字).根據(jù)所測紙帶數(shù)據(jù),把砂與砂桶的重力作為合外力F,擬作出加速度a-F圖象,發(fā)現(xiàn)當a比較大時圖線明顯向F軸偏移,這是由于實驗原理的不完善導致的,請你在這個實驗的基礎(chǔ)上,稍加改進實驗原理,得到一條a-F成正比的圖線,寫出你的改進方法:在拉小車的繩子上安裝力傳感器,直接測出小車受到的繩子拉力.

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科目:高中物理 來源: 題型:計算題

2.如圖所示,質(zhì)量為m=20kg的物體,在F=100N水平向右的拉力作用下由靜止開始運動.物體與水平面間的動摩擦因數(shù)μ=0.4.求:
(1)物體所受滑動摩擦力為多大?
(2)物體的加速度為多大?
(3)物體在3s內(nèi)的位移為多大?
(4)若3s末撤去F后,物體還能滑行多長時間?

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科目:高中物理 來源: 題型:多選題

3.如圖所示,虛線a、b、c代表電場中的三個等勢面,相鄰等勢面之間的電勢差相等,即Uab=Ubc,實線為一帶正電的質(zhì)點僅在靜電力作用下通過該區(qū)域時的運動軌跡,P、Q是這條軌跡上的兩點,據(jù)此可知(  )
A.三個等勢面中,a的電勢最高B.帶電質(zhì)點通過P點時的電勢能較大
C.帶電質(zhì)點通過P點時的動能較大D.帶電質(zhì)點通過P點時的加速度較大

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同步練習冊答案