4.如圖所示,粗糙的水平面上一質(zhì)量m=0.4kg的小物體,以速度υ0=2m/s的速度,在與水平面成某一夾角的拉力F作用下,沿水平面做勻加速運(yùn)動(dòng),經(jīng)t=2s的時(shí)間物塊由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn),A、B之間的距離L=10m.已知物塊與斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.5,重力加速度g取10m/s2
(1)物塊加速度的大小及到達(dá)B點(diǎn)時(shí)速度的大。
(2)拉力F的最小值.

分析 (1)根據(jù)位移時(shí)間關(guān)系求解加速度大小,根據(jù)速度時(shí)間關(guān)系求解速度大;
(2)以物體為研究對(duì)象進(jìn)行力的分析,根據(jù)呢第二定律和共點(diǎn)力的平衡條件列方程求解拉力的表達(dá)式,利用三角函數(shù)知識(shí)求解極值.

解答 解:(1)設(shè)物塊加速度的大小為a,到達(dá)B點(diǎn)時(shí)速度的大小為v,
由位移時(shí)間關(guān)系可得$L={v_0}t+\frac{1}{2}a{t^2}$,解得a=3m/s2,
根據(jù)速度時(shí)間關(guān)系v=v0+at,代入數(shù)據(jù)解得v=8m/s;
(2)設(shè)物塊所受支持力為FN,所受摩擦力為f,拉力與水平面之間的夾角為α,如圖所示,
水平方向由牛頓第二定律得:Fcosα-f=ma,
豎直方向根據(jù)共點(diǎn)力的平衡條件可得:Fsina+FN-mg=0
根據(jù)摩擦力的計(jì)算公式可得f=μFN
聯(lián)立解得拉力$F=\frac{ma+μmg}{cosα+μsinα}=\frac{ma+μmg}{{\frac{{\sqrt{5}}}{2}sin(α+ϕ)}}$
所以當(dāng)分母最大時(shí),拉力最小,由此可得最小的拉力為:${F_{min}}=\frac{{32\sqrt{5}}}{25}N$.
答:(1)物塊加速度的大小為3m/s2,到達(dá)B點(diǎn)時(shí)速度的大小為8m/s.
(2)拉力F的最小值為$\frac{32\sqrt{5}}{25}N$.

點(diǎn)評(píng) 對(duì)于牛頓第二定律的綜合應(yīng)用問題,關(guān)鍵是弄清楚物體的運(yùn)動(dòng)過程和受力情況,利用牛頓第二定律或運(yùn)動(dòng)學(xué)的計(jì)算公式求解加速度,再根據(jù)題目要求進(jìn)行解答;知道加速度是聯(lián)系靜力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)的橋梁.

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:選擇題

14.如圖所示,質(zhì)量分別為m、2m的球A、B由輕質(zhì)彈簧相連后再用細(xì)線懸掛在正在豎直向上做勻減速運(yùn)動(dòng)的電梯內(nèi),細(xì)線承受的拉力為F,此時(shí)突然剪斷細(xì)線,在繩斷的瞬間,彈簧的彈力大小和小球A的加速度大小分別為(  )
A.$\frac{2F}{3}$     $\frac{2F}{3m}$+gB.$\frac{F}{3}$     $\frac{2F}{3m}$+gC.$\frac{2F}{3}$     $\frac{F}{3m}$+gD.$\frac{F}{3}$     $\frac{F}{3m}$+g

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科目:高中物理 來源: 題型:實(shí)驗(yàn)題

15.某同學(xué)用如圖甲所示的裝置測(cè)定-物塊的質(zhì)量.將一端帶有定滑輪的長(zhǎng)木板放在水平桌面上,物塊左端通過細(xì)線與力傳感器和重物連接,右端選接穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶.該同學(xué)通過改變重物的質(zhì)量,獲得多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),畫出了物塊加速度a與所受細(xì)線拉力F的關(guān)系,如圖乙.

(1)該同學(xué)測(cè)得物塊的質(zhì)量m=0.5kg.
(2)取重力加速度g=10m/s2,還可得出物塊和木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.2.
(3)下面做法可以減小物塊質(zhì)量測(cè)試誤差的是AD.
A.盡量減小滑輪處的摩擦
B.盡量使重物的質(zhì)量遠(yuǎn)小于物塊的質(zhì)量
C.實(shí)驗(yàn)前將長(zhǎng)木板右側(cè)適當(dāng)抬高來平衡摩擦力
D.多次改變重物的質(zhì)量進(jìn)行多次試驗(yàn).

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科目:高中物理 來源: 題型:多選題

12.某電場(chǎng)線分布如圖所示,一帶電粒子(只受靜電力作用)沿圖中虛線所示途徑運(yùn)動(dòng),先后通過M點(diǎn)和N點(diǎn),以下說法錯(cuò)誤的是( 。
A.M,N點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)EM>ENB.粒子在M,N點(diǎn)的加速度aM>aN
C.粒子在M,N點(diǎn)的速度vM>vND.粒子帶正電

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

19.關(guān)于電勢(shì)差和電場(chǎng)力做功的說法中,正確的是( 。
A.電勢(shì)差是矢量,電場(chǎng)力做的功是標(biāo)量
B.在兩點(diǎn)間被移動(dòng)的電荷的電荷量越少,則兩點(diǎn)間的電勢(shì)差越大
C.在兩點(diǎn)間移動(dòng)電荷,電場(chǎng)力不做功,則兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為零
D.在兩點(diǎn)間移動(dòng)電荷時(shí),電場(chǎng)力做正功,則兩點(diǎn)間的電勢(shì)差大于零

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科目:高中物理 來源: 題型:解答題

9.在“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中,采用如圖甲所示的裝置.

(1)本實(shí)驗(yàn)應(yīng)用的實(shí)驗(yàn)方法是A
A.控制變量法     B.假設(shè)法      C.理想實(shí)驗(yàn)法
(2)下列說法中正確的是C
A.在探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系時(shí),應(yīng)改變小車所受拉力的大小
B.在探究加速度與外力的關(guān)系時(shí),應(yīng)改變小車的質(zhì)量
C.在探究加速度a與質(zhì)量m的關(guān)系時(shí),作出a-$\frac{1}{m}$ 圖象容易更直觀判斷出二者間的關(guān)系
D.無論在什么條件下,細(xì)線對(duì)小車的拉力大小總等于砝碼盤和砝碼的總重力大。
(3)在探究加速度與力的關(guān)系時(shí),若取車的質(zhì)量M=0.5kg,改變砝碼質(zhì)量m的值,進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn),以下m的取值最不合適的一個(gè)是D
A.m1=4g      B.m2=10g        C.m3=40g    D.m4=500g
(4)在平衡小車與長(zhǎng)木板之間摩擦力的過程中,打出了一條紙帶如圖乙所示.計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的時(shí)間間隔為0.02s.從比較清晰的點(diǎn)起,每5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn),量出相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離,根據(jù)圖中給出的數(shù)據(jù)求出該小車的加速度a=0.16m/s2.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字).
(5)如圖丙所示為甲同學(xué)在探究加速度a與力F的關(guān)系時(shí),根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)作出的a-F 圖象,說明實(shí)驗(yàn)存在的問題是沒有平衡摩擦力或平衡摩擦力不足.

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科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題

16.如果把q=1.0×10-8 C的電荷從無窮遠(yuǎn)(電勢(shì)為零)移到電場(chǎng)中的A點(diǎn),需要克服靜電力做功W=1.2×10-4J,那么,A點(diǎn)的電勢(shì)是多少?

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科目:高中物理 來源: 題型:實(shí)驗(yàn)題

13.為了探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系
(1)小亮利用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)方案,探究小車質(zhì)量一定時(shí)加速度與合外力之間的關(guān)系,圖中上下兩層水平軌道,細(xì)線跨過滑輪并掛上砝碼盤,將砝碼和砝碼盤的總重作為小車所受合外力,兩小車尾部細(xì)線連到控制裝置上,實(shí)驗(yàn)時(shí)通過控制裝置使兩小車同時(shí)開始運(yùn)動(dòng),并同時(shí)停止.

①實(shí)驗(yàn)前,下列操作必要的是BCD
A.選用質(zhì)量不同的兩輛小車
B.調(diào)節(jié)定滑輪的高度,使細(xì)線與軌道平行
C.使砝碼和砝碼盤的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量
D.將軌道右端適當(dāng)墊高,使小車在沒有細(xì)線牽引時(shí)能在軌道上勻速運(yùn)動(dòng),以平衡摩擦力
②他測(cè)量了兩小車的位移為x1,x2,則$\frac{{a}_{1}}{{a}_{2}}$=$\frac{{x}_{1}}{{x}_{2}}$.
(2)小明用如圖乙所示的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)
①打出的一條紙帶如圖丙所示,計(jì)時(shí)器打點(diǎn)的時(shí)間間隔為0.02s.他從比較清晰的A點(diǎn)起,每五個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn),測(cè)量出各點(diǎn)到A點(diǎn)的距離標(biāo)在紙帶上各點(diǎn)的下方,則小車運(yùn)動(dòng)的加速度為0.40m/s2.(計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)
②實(shí)驗(yàn)前由于疏忽,小明遺漏了平衡摩擦力這一步驟,他測(cè)量得到的a-F圖象,可能是丁圖中的圖線3(選填“1”、“2”、“3”).
③調(diào)整正確后,他作出的a-F圖象末端明顯偏離直線,如果已知小車質(zhì)量為M,某次所掛鉤碼質(zhì)量為m,則戊圖中坐標(biāo)a1應(yīng)為$\frac{mg}{M}$,a2應(yīng)為$\frac{mg}{M+m}$.

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科目:高中物理 來源: 題型:多選題

14.在2012年2月18日英國(guó)伯明翰室內(nèi)田徑大獎(jiǎng)賽60米欄中,中國(guó)飛人劉翔以7秒41戰(zhàn)勝古巴選手羅伯斯奪得冠軍.通過測(cè)量,得知?jiǎng)⑾柙?s末的速度是8.00m/s,到達(dá)終點(diǎn)時(shí)的速度是9.80m/s,則下列有關(guān)平均速度和瞬時(shí)速度的說法中正確的是( 。
A.8.00 m/s是瞬時(shí)速度B.9.80 m/s是全程的平均速度
C.全程的平均速度是8.90 m/sD.全程的平均速度是8.10 m/s

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同步練習(xí)冊(cè)答案