练习册

  • 练习册
  • 试题
    精英家教网 > 高中物理 > 题目详情
    9．如图所示，AB间是一个风洞，其水平地板AB延伸至C点，通过半径r=0.5m、圆心角为θ的光滑圆弧CD与足够长的光滑斜面DE连接，斜面倾角为θ．可以看成质点的质量m=2kg的滑块在风洞中受到水平向右的恒定风力F=20N，与地板AC间的动摩擦因数μ=0.2．已知AB=5m，BC=2m，如果将滑块在风洞中A点由静止释放，已知sinθ=0.6，cosθ=0.8，重力加速度g取10m/s2．求：（计算结果要求保留3位有效数字）
    （1）滑块经过圆弧轨道的C点时对地板的压力及在斜面上上升的最大高度；
    （2）滑块第一次返回风洞速率为零时的位置；
    （3）滑块在AC间运动的总路程．

    分析 （1）滑块在风洞中A点由静止开始释放后，风力和摩擦力对其做功，根据动能定理求出滑块到达C点的速度，在C点，由合力提供向心力，由牛顿第二定律求出滑块受到的支持力，再由牛顿第三定律得到滑块对轨道的压力．斜面光滑，滑块在斜面上上滑时机械能守恒，由机械能守恒定律求出在斜面上升的最大高度．
    （2）滑块返回风洞时风力和摩擦力都是阻力，由动能定理求出速度为零的位置到B点的距离．
    （3）滑块最终停在BC段，对整个过程，运用动能定理求总路程．

    解答 解：（1）滑块在风洞中A点由静止开始释放后，设经过C点时的速度为v1，根据动能定理得：
      FsAB-μmgsAC=$\frac{1}{2}m{v}_{1}^{2}$-0
    在C点，由牛顿第二定律得 NC-mg=m$\frac{{v}_{1}^{2}}{r}$
    代入数据解得 NC=308N
    由牛顿第三定律知滑块经过圆弧轨道的C点时对地板的压力为380N．
    滑块在C点上滑的过程中，由机械能守恒定律得
      $\frac{1}{2}m{v}_{1}^{2}$=mgr（1-cosθ）+mgh
    代入数据解得  h=3.5m
    （2）滑块返回风洞时，风力和摩擦力皆为阻力，设运动到P点时速率为零，则有
      $\frac{1}{2}m{v}_{1}^{2}$=μmg（sBC+sPB）+FsPB．
    解得  sPB=2$\frac{2}{3}$m≈2.67m
    滑块第一返回风洞速率为零的位置在B点左侧2.67m处．
    （3）由题意可判断出滑块最终停在BC段，根据动能定理得：
      FsAB-μmgs=0
    解得 s=25m
    答：
    （1）滑块经过圆弧轨道的C点时对地板的压力是380N，在斜面上上升的最大高度是3.5m；
    （2）滑块第一次返回风洞速率为零时的位置在B点左侧2.67m处；
    （3）滑块在AC间运动的总路程是25m．

    点评 本题涉及力在空间的效果要想到动能定理，要求同学们能正确对物体受力分析，确定物体的运动情况，并能灵活选取研究的过程，知道滑动摩擦力做功与总路程有关．

    练习册系列答案
    年级 高中课程 年级 初中课程
    高一 高一免费课程推荐！ 初一 初一免费课程推荐！
    高二 高二免费课程推荐！ 初二 初二免费课程推荐！
    高三 高三免费课程推荐！ 初三 初三免费课程推荐！
    相关习题

    科目：高中物理 来源： 题型：选择题

    19．已知引力常量G、地球绕太阳做匀速圆周运动的轨道半径为r，地球绕太阳运行的周期T，仅利用这三个数据，可以估算出的物理量（　　）
    A．地球的质量B．太阳的质量
    C．太阳的半径D．太阳对地球的引力大小

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：多选题

    20．滑水运动是一项由动力快艇的拖拽带动滑水者在水面上快速滑行的运动．如图所示，某运动员通过搜轻绳在一游艇的牵引下沿直线进行滑水运动，通过传感器可以测得轻绳上的拉力F与该运动员的速度v，并绘出v-$\frac{1}{F}$图象，如图乙所示，其中线段AB与纵轴平行，线段CB的延长线过原点，速度增加到vc=30m/s后运动员做匀速运动，并且此时快艇的功率为额定功率，已知该运动员与滑板的总质量m=50kg，在整个过程中该运动员与滑板受到的阻力恒定，若艇功率的50%用来牵引该运动员，取重力加速度g=10m/s2，则下列说法正确的是（　　）
    A．该游艇的额定功率为2.4×104W
    B．该运动员速度为20m/s时的加速度大小为2m/s2
    C．运动员（含滑板）运动5s后加速度逐渐减小，直至为零
    D．BC段对应时间内运动员的平均速度大于25m/s

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：选择题

    17．如图，穿在一根固定杆上的两个小球A、B连接在一条跨过定滑轮的细绳两端，杆与水平面的夹角θ=30°角，当两球静止时，绳OA与杆的夹角也为θ，绳OB沿竖直方向，不计一切摩擦，则球A、B的质量之比为（　　）
    A．$\sqrt{3}$：1B．1：$\sqrt{3}$C．2：$\sqrt{3}$D．$\sqrt{3}$：2

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：选择题

    4．在物理学的发展过程中，科学的物理思想与方法对物理学的发展起到了重要作用，下列关于物理思想和方法说法错误的是（　　）
    A．质点和点电荷是同一种思想方法
    B．重心、合力和分力、交流电有效值的定义都体现了等效替换的思想
    C．加速度、电场强度、电势都是采取比值法定义的物理量
    D．牛顿第一定律是利用逻辑思维对事实进行分析的产物，能用实验直接验证

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：实验题

    14．某同学利用图1示装置来研究弹簧弹力与形变的关系． 设计的实验如下：A、B是质量均为m0的小物块，A、B间由轻弹簧相连，A的上面通过轻绳绕过两个定滑轮与一个轻质挂钩相连．挂钩上可以挂上不同质量的物体C．物块B下放置一压力传感器．物体C右边有一个竖直的直尺，可以测出挂钩的下移的距离．整个实验中弹簧均处于弹性限度内，重力加速度g=9.8m/s2．实验操作如下：

    （1）不悬挂物块C，让系统保持静止，确定挂钩的位置O，并读出压力传感器的示数F0；
    （2）每次挂上不同质量的物块C，用手托出，缓慢释放．测出系统 稳定时挂钩相对O点下移的距离xi，并读出相应的压力传感器的示数Fi；
    （3）以压力传感器示数为纵轴，挂钩下移距离为横轴，根据每次测量的数据，描点作出F-x图象如图2所示．
    ①由图象可知，在实验误差范围内，可以认为弹簧弹力与弹簧形变量成正比（填“正比”“反比”“不确定关系”）；
    ②由图象可知：弹簧劲度系数k=98 N/m；
    ③如果挂上物块C的质量mc=3m0，并由静止释放．当压力传感器的示数为零时，物块C的速度v0=1.4 m/s．

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：多选题

    1．空间某区域内存在着电场，电场线在竖直平面上的分布如图所示．一个质量为m、电荷量为q的小球在该电场中运动，小球经过A点时的速度大小为v1，方向水平向右，运动至B点时的速度大小为v2，运动方向与水平方向之间的夹角为α，A、B两点之间的高度差与水平距离均为H，则下列判断中正确的是（　　）
    A．小球由A点运动到B点的过程中，电场力做的功W=$\frac{1}{2}$mv22-$\frac{1}{2}$mv12-mgH
    B．A、B两点间的电势差U=$\frac{m}{2q}$（v22-v12）
    C．小球由A点运动到B点的过程中，电势能可能增加
    D．小球运动到B点时所受重力的瞬时功率P=mgv2cosα

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：解答题

    2．两根相距L=1m的平行金属导轨如图放置，其中一部分水平，连接有一个“6V，3W”的小灯泡，另一部分足够长且与水平面夹角θ=37°，两金属杆ab、cd与导轨垂直并良好接触，分别放于倾斜与水平导轨上并形成闭合回路，两杆与导轨间的动摩擦因数均为μ=0.5，导轨电阻不计．金属杆ab质量m1=1kg，电阻R1=1Ω；cd质量m2=2kg，电阻R2=4Ω．整个装置处于磁感应强度B=2T、方向垂直于倾斜导轨向上的匀强磁场中，ab杆在平行于倾斜导轨向上的恒力F作用下由静止开始向上运动，当ab杆向上匀速运动时，小灯泡恰好正常发光，整个过程中ab杆均在倾斜导轨上运动，cd 杆始终保持静止．（sin37°=0.6，cos37°=0.8，g=10m/s2 ）求：
    （1）ab杆向上匀速运动的速度大小；
    （2）ab杆向上匀速运动时，cd杆受到的摩擦力大小；
    （3）ab杆从开始运动到最大速度过程中上升的位移x=4m，恒力F作功56J，求此过程中由于电流做功产生的焦耳热．

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：多选题

    3．如图所示，在水平 圆盘上有一过圆心的光滑小槽，槽内有两根原长、劲度系数均相同的橡皮绳拉住一质量为m的小球，一条橡皮绳拴在O点，另一条拴在O′点，其中O为圆盘的中心，O′点在圆盘的边缘上，橡皮绳的劲度系数为k，原长为圆盘半径R的$\frac{1}{3}$，现使圆盘角速度由零缓慢增大，则（　　）
    A．ω=$\sqrt{\frac{k}{2m}}$时，OO′间橡皮绳处于原长B．ω=$\sqrt{\frac{k}{5m}}$时，小球距圆心距离为$\frac{5R}{9}$
    C．ω=$\sqrt{\frac{3k}{5m}}$时，小球距圆心的距离为$\frac{5}{6}$RD．ω=$\sqrt{\frac{3k}{5m}}$时，OO1间橡皮绳的弹力为kR

    查看答案和解析>>

    同步练习册答案