如圖所示,由于街道上的圓形污水井蓋破損,臨時(shí)更換了一個(gè)稍大于井口的紅色圓形平板塑料蓋.為了測試因塑料蓋意外移動(dòng)致使蓋上的物塊滑落入污水井中的可能性,有人先后分別做了下面的實(shí)驗(yàn)。
甲實(shí)驗(yàn):將一個(gè)可視為質(zhì)點(diǎn)、質(zhì)量為m的硬橡膠塊置于塑料蓋的圓心處,給塑料蓋一個(gè)沿徑向的瞬間水平?jīng)_量,使之獲得一個(gè)水平向右的初速度.實(shí)驗(yàn)結(jié)果是硬橡膠塊恰好與塑料蓋分離。
乙實(shí)驗(yàn):完成甲實(shí)驗(yàn)后,將塑料蓋放回原處,仍將該硬橡膠塊置于塑料蓋的圓心處,然后用一水平向右的恒定拉力拉動(dòng)塑料蓋。
設(shè)硬橡膠塊與塑料蓋間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,塑料蓋的質(zhì)量為M、半徑為R,假設(shè)塑料蓋與地面之間的摩擦可忽略,井口的半徑也約為R,且不計(jì)塑料蓋的厚度.
(1)甲實(shí)驗(yàn)中,根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果求:①塑料蓋的初速度大小為多少?
②硬橡膠塊經(jīng)過多少時(shí)間脫離塑料蓋?
③通過計(jì)算說明硬橡膠塊是落入井內(nèi)還是落在地面上?
(2)在乙實(shí)驗(yàn)中,拉力F在什么范圍內(nèi),才可以使硬橡膠塊落入井內(nèi)?
解:(1)①設(shè)塑料蓋的初速度為v0,硬橡膠塊與塑料蓋恰好分離時(shí),兩者的共同速度為v,由系統(tǒng)動(dòng)量守恒定律得:Mv0=(m+M)v
由系統(tǒng)能量關(guān)系可得:
解得 v0 =
② 對硬橡膠塊用動(dòng)量定理:μmgt=mv
③設(shè)硬橡膠塊與塑料蓋恰好分離時(shí),硬橡膠塊移動(dòng)的位移為x,
取硬橡膠塊分析,應(yīng)用動(dòng)能定理得:μmgx =mv2
可得: 所以x<R,故硬橡膠塊將落人污水井內(nèi)
(2)能落入井內(nèi)說明二者必然有相對滑動(dòng),其間的摩擦力為滑動(dòng)摩擦力,所以:
塑料蓋的加速度,橡膠塊的加速度
設(shè)橡膠塊經(jīng)t1時(shí)間脫離塑料蓋,則由位移關(guān)系得:
又要求橡膠塊落入井內(nèi),必有
解得:
解析:略
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科目:高中物理 來源: 題型:
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科目:高中物理 來源: 題型:
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科目:高中物理 來源: 題型:
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科目:高中物理 來源:2011屆重慶市重慶八中高三年級(jí)第四次月考理綜物理部分 題型:計(jì)算題
如圖所示,由于街道上的圓形污水井蓋破損,臨時(shí)更換了一個(gè)稍大于井口的紅色圓形平板塑料蓋.為了測試因塑料蓋意外移動(dòng)致使蓋上的物塊滑落入污水井中的可能性,有人先后分別做了下面的實(shí)驗(yàn)。
甲實(shí)驗(yàn):將一個(gè)可視為質(zhì)點(diǎn)、質(zhì)量為m的硬橡膠塊置于塑料蓋的圓心處,給塑料蓋一個(gè)沿徑向的瞬間水平?jīng)_量,使之獲得一個(gè)水平向右的初速度.實(shí)驗(yàn)結(jié)果是硬橡膠塊恰好與塑料蓋分離。
乙實(shí)驗(yàn):完成甲實(shí)驗(yàn)后,將塑料蓋放回原處,仍將該硬橡膠塊置于塑料蓋的圓心處,然后用一水平向右的恒定拉力拉動(dòng)塑料蓋。
設(shè)硬橡膠塊與塑料蓋間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,塑料蓋的質(zhì)量為M、半徑為R,假設(shè)塑料蓋與地面之間的摩擦可忽略,井口的半徑也約為R,且不計(jì)塑料蓋的厚度.
(1)甲實(shí)驗(yàn)中,根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果求:①塑料蓋的初速度大小為多少?
②硬橡膠塊經(jīng)過多少時(shí)間脫離塑料蓋?
③通過計(jì)算說明硬橡膠塊是落入井內(nèi)還是落在地面上?
(2)在乙實(shí)驗(yàn)中,拉力F在什么范圍內(nèi),才可以使硬橡膠塊落入井內(nèi)?
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