【题目】如图甲所示,用固定的电动机水平拉着质量m=2kg的小物块和质量M=1kg的平板以相同的速度一起向右匀速运动,物块位于平板左侧,可视为质点.在平板的右侧一定距离处有台阶阻挡,平板撞上后会立刻停止运动.电动机功率保持P=3W不变.从某时刻t=0起,测得物块的速度随时间的变化关系如图乙所示,t=6s后可视为匀速运动,t=10s时物块离开木板.重力加速度g=10m/s2,求:
(1)平板与地面间的动摩擦因数μ为多大?
(2)物块在1s末和3s末受到的摩擦力各为多大?
(3)平板长度L为多少?
【答案】(1)平板与地面间的动摩擦因数μ为0.2
(2)物块在1s末和3s末受到的摩擦力各为6N、10N
(3)平板长度L为2.384m.
【解析】试题分析:(1)显然在0﹣2s内物体匀速运动,拉力等于地面对平板的摩擦力,根据P=FV求出物体所受的摩擦力,然后根据f=μFN求出动摩擦因数μ.
(2)在t=2s后平板不动,物块所受的摩擦力为平板给他的滑动摩擦力,直到最后匀速运动摩擦力都保持不变,由P=FV可知物体匀速运动时的摩擦力从而求出物体在3s末所受的滑动摩擦力f2.
(3)根据图象可知物体在t=2s后开始在平板上滑动,在6s时离开平板,故在平板上滑动4s,根据图象可知物体从平板上滑下时的速度为0.3m/s,拉力所做的功为Pt,物体对地的位移即平板的长度,从而可以知道摩擦力所做的功德表达式f2L.这样利用动能定理即可求出平板的长度L.
解:解:(1)在0~2s内两物体一起以0.5m/s的速度匀速运动,则有:
P=F1v1
根据两物体匀速运动则有拉力等于摩擦力即:F1=f
而地面的摩擦力为:f=μN=μ(M+m)g
代入数据得:μ=0.2
(2)1s时刻,物块匀速,绳子的拉力等于平板对物块的静摩擦力,又根据平板匀速运动可知物块对平板的静摩擦力等于对面对平板的滑动摩擦力:
f1=μ(M+m)g=6N
由图可知从2s时开始平板撞到台阶上静止,故物块开始在平板上匀减速运动,故滑块所受的摩擦力为滑动摩擦力,故在静止前摩擦力的大小保持不变.
而3s时刻,物块在木板上滑动,所以滑块所受的摩擦力为滑动摩擦力.
因为最终物块再次匀速时速度为:
v2=0.3m/s
P=F2v2
故F1V1=F2V2
F2=f2=10N
(3)物块在平板上减速运动的时间为:t=6﹣2=4s,
在整个过程中电机所做的功W=Pt,摩擦力始终为滑动摩擦力,大小为:f2=10N,
由动能定理有:
Pt﹣f2L1=mv22﹣
mv12
得L1=1.184m
滑块在平板上匀速运动的时间是:t′=10﹣6=4s
匀速运动的位移:L2=v2t′=0.3×4=1.2m
平板的总长度:L=L1+L2=1.184m+1.2m=2.384m
答:(1)平板与地面间的动摩擦因数μ为0.2
(2)物块在1s末和3s末受到的摩擦力各为6N、10N
(3)平板长度L为2.384m.
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【题目】小明同学学过“练习使用多用电表”后想进一步研究多用电表的有关问题.
(1)他先用多用电表测量某元件的电阻,操作如下:先选用欧姆表“×100”倍率挡开始测量,发现指针偏角过小,则应换用________(选填“×10”或“×1k”)挡;换挡后必须将红表笔和黑表笔________,调零后再重新测量.
(2)为了弄清欧姆表有关问题,小明查阅资料后发现,欧姆表内部电路可等效为:一个无内阻的电源、一个理想电流表和一个电阻串联而成的电路,如图(a)所示.为了测定该欧姆表电源的电动势和“×1k”挡位的内电阻,他设计了如图(b)所示的测量电路.
①将上述调零后的欧姆表接入电路时,红表笔应和_______(选填“1”或“2”)端相连,黑表笔连接另一端.
②将滑动变阻器的滑片调到适当位置,使欧姆表的示数如图(c)所示,这时电压表的示数如图(d)所示.欧姆表和电压表的读数分别为________Ω和________V.
③调节滑动变阻器的滑片,使其接入电路的阻值为零.此时多用电表和电压表的读数分别为12.0 kΩ和4.00 V.从测量数据可知,电压表的内阻为________kΩ.
④据前面的实验数据计算得,此多用电表等效电源的电动势为_____V,该电阻挡的内电阻为_______kΩ.
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【题目】如图所示,真空中存在一个水平向左的匀强电场,场强大小为E.一根不可伸长的绝缘细线长度为l,一端拴一个质量为m,电荷量为q的带负电小球,另一端固定在O点.把小球拉到使细线水平的位置A,由静止释放,小球沿圆弧运动到位置B时,速度为零.图中角θ=60°.以下说法正确的是( )
A. 小球在B位置处于平衡状态
B. 小球受到重力与电场力的关系是mg=qE
C. 小球在B点的加速度大小为g
D. 小球从A运动到B的过程中,电场力对其做的功为-qEl
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【题目】图甲是探究重物下落过程中动能与重力势能相互转化问题的实装置。
(1)部分实验操作步骤如下,请将步骤B补充完整。
A.按实验要求安装好实验装置;
B.使重物靠近打点计时器,接着先____________,后_______,打点计时器在纸带上打下一系列的点。
(2)图乙是一条符合实验要求的纸带,O点为打点计时器打下的第一点。分别测出若干连续点A,B,C…… 与O点之间的距离h1,h2,h3……。已知打点计时器的打点周期为T,重物质量为m, 重力加速度为g,可得重物下落到B点的过程中,重物增加的动能为_________,减少的重力势能为______
(3)取打下O点时重物的重力势能为零,计算出该重物下落不同高度h时所对应的动能Ek和重力势能的绝对值|Ep|,建立坐标系,横轴表示h,纵轴表示|Ep|和Ek,根据以上数据在图丙中分别绘出对应的图线I(|Ep|~h)和图线II(Ek~h),图线I,Ⅱ的斜率分别为忌k1,k2。
A.图线I与图线Ⅱ不重合的主要原因是_____________________________________。
B.重物和纸带下落过程中所受平均阻力与重物所受重力的比值为________________。用k1,k2表示)
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【题目】如图(1)所示,两足够长平行光滑的金属导轨MN、PQ相距为0.8m,导轨平面与水平面夹角为α,导轨电阻不计.有一个匀强磁场垂直导轨平面斜向上,长为1m的金属棒ab垂直于MN、PQ放置在导轨上,且始终与导轨电接触良好,金属棒的质量为0.1kg、与导轨接触端间电阻为1Ω.两金属导轨的上端连接右端电路,电路中R2为一电阻箱.已知灯泡的电阻RL=4Ω,定值电阻R1=2Ω,调节电阻箱使R2=12Ω,重力加速度g=10m/s2.将电键S打开,金属棒由静止释放,1s后闭合电键,如图(2)所示为金属棒的速度随时间变化的图象.求:
(1)斜面倾角α及磁感应强度B的大小;
(2)若金属棒下滑距离为60m时速度恰达到最大,求金属棒由静止开始下滑100m的过程中,整个电路产生的电热;
(3)改变电阻箱R2的值,当R2为何值时,金属棒匀速下滑时R2消耗的功率最大;消耗的最大功率为多少?
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【题目】如图所示,在光滑水平地面上,水平外力F拉动小车和木块一起做无相对滑动的匀加速运动.小车质量为M,木块质量为m,加速度大小为a,木块和小车之间的动摩擦因数为μ,则在这个过程中,木块受到的摩擦力大小是 ( )
A. μma B. ma C. D. F-Ma
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【题目】甲、乙两物体同时从同一位置出发沿同一直线运动,它们的v-t图像如图所示,则下列判断正确的是
A. 甲做匀速直线运动,乙先做匀加速运动然后做匀减速直线运动
B. 两物体两次相遇的时刻分别是1s末和4s末
C. 乙在6s末重新回到出发点
D. 第2s末乙物体的运动方向改变
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【题目】如图所示,一小型发电机通过升压、降压变压器把电能输送给用户,已知发电机的输出功率P1=50kW,输出电压U1=500V,升压变压器原、副线圈匝数比为n1:n2=1:5,两个变压器间的输电导线的总电阻R=15Ω,降压变压器的输出电压U4=220V,变压器本身的损耗忽略不计,求: (1)升压变压器副线圈两端的电压U2 (2)输电线上损耗的电功率P损 (3)降压变压器原、副线圈的匝数比n3:n4.
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【题目】如图所示。有一矩形线圈,面积为S.匝数为N.整个线圈的电阻为r,在磁感应强度为B的磁场中,线圈绕OO′轴以角速度ω匀速转动.外电阻为R,下列说法中正确的是()
A. 线圈从图示位置转90°的过程中磁通量的变化为NBS
B. 线圈由图示位置转过90°的过程中平均感应电动势为
C. 线圈由图示位置转过60°的过程中电阻R所产生的焦耳热为
D. 线圈在图示位置时磁通量的变化率为BSω
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