【题目】如图甲所示,用固定的电动机水平拉着质量m=2 kg的小物块和质量M=1 kg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=3 W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=6 s后可视为匀速运动,t=10 s时物块离开木板.重力加速度g=10 m/s2,求:
(1)平板与地面间的动摩擦因数μ为多大?
(2)物块在1 s末和3 s末受到的摩擦力各为多大?
(3)平板长度L为多少?
【答案】(1)0.26 N(2)6 N 10 N(3)2.416 m
【解析】
试题(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= 1.216m
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= 1.216m+1.2m= 2.416m
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2.416m.
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【题目】如图所示,固定的斜面上叠放着A、B两木块,木块A与B的接触面是水平的,水平力F作用于木块A,使木块A、B保持静止,且F≠0.则下列描述正确的是( )
A. B可能受到3个或4个力作用
B. 斜面对木块B的摩擦力方向可能沿斜面向下
C. A对B的摩擦力可能为0
D. A、B整体可能受三个力作用
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【题目】如图所示,竖直平面内放一直角杆MON,杆的水平部分粗糙,动摩擦因数μ=0.2,杆的竖直部分光滑.两部分各套有质量均为1 kg的小球A和B,A、B球间用细绳相连.初始A、B均处于静止状态,已知OA=3 m,OB=4 m,若A球在水平拉力的作用下向右缓慢地移动1 m(取g=10 m/s2),那么该过程中拉力F做功为( )
A. 14 J
B. 10 J
C. 16 J
D. 4 J
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【题目】发光二极管在生产和生活中得到了广泛应用。图甲是一种发光二极管的实物图,正常使用时,带“+”号的一端接高电势,带“-”号的一端接低电势。某同学想描绘它的伏安特性曲线,实验测得它两端电压U和通过它电流I的数据如下表所示:
U/V | 0 | 0. 40 | 0.80 | 1.20 | 1.60 | 2.00 | 2.40 | 2.80 |
I/mA | 0 | 0.9 | 2.3 | 4.3 | 6.8 | 12.0 | 19.0 | 30.0 |
(1)实验室提供的器材如下:
A.电压表(量程0-3V,内阻约10kΩ) B.电压表(量程0-15V,内阻约25 kΩ)
C.电流表(量程0-50mA,内阻约50Ω) D.电流表(量程0-0.6A,内阻约1Ω)
E.滑动变阻器(阻值范围0-10Ω,允许最大电流3A)
F.电源(电动势6V,内阻不计) G.开关,导线
该同学做实验时,电压表选用的是________,电流表选用的是________(填选项字母)。
(2)请在图乙中以笔划线代替导线,按实验要求将实物图中的连线补充完整________。
(3)根据表中数据,在图丙所示的坐标纸中画出该发光二极管的I-U图线_______。
(4)若此发光二极管的最佳工作电流为10mA,现将此发光二极管与电动势为3V、内阻不计的电池组相连,还需串联一个阻值R=_______Ω的电阻,才能使它工作在最佳状态 (结果保留三位有效数字) 。
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【题目】如图甲所示是一种速度传感器的工作原理图,在这个系统中 B 为一个能发射超声波的固定小盒子,工作时小盒子 B 向被测物体发出短暂的超声波脉冲,脉冲被运动的物体反射后又被 B 盒接收,从 B 盒发射超声波开始计时,经时间t0再次发射超声波脉冲,图乙是连续两次发射的超声波的位移-时间图象,则下列说法正确的是( )
A. 超声波的速度为
B. 超声波的速度为
C. 物体的平均速度为
D. 物体的平均速度为
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【题目】如图所示,固定的粗糙斜面的倾角θ=37°,长度L=4 m,可视为质点的滑块从斜面的顶端由静止开始下滑,滑到斜面底端时速度大小v=4 m/s,滑块的质量m=200 g,空气阻力可忽略不计,取重力加速度g=10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,则
A. 滑块沿斜面下滑的加速度大小为2 m/s2
B. 滑块与斜面间的动摩擦因数为0.6
C. 整个下滑过程的时间为1.5 s
D. 在整个下滑过程中重力对滑块的冲量大小为4 N·s
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【题目】粗细均匀的电阻丝围成图所示的线框,置于正方形有界匀强磁场中,磁感应强度为B,方向垂直线框平面向里,图中ab=bc=2cd=2de=2ef=2fa=2L.现使线框以同样大小的速度v匀速沿四个不同方向平动进入磁场,并且速度方向始终与线框先进入磁场的那条边垂直,则在通过如图所示位置时,下列说法中正确的是 ( )
A. a、b两点间的电势差图①中最大
B. a、b两点间的电势差图②中最大
C. 回路电流图③中最大
D. 回路电流图④中最小
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【题目】如图所示,A、B两小球分别用轻质细绳L1和轻弹簧系在天花板上,A、B两小球之间用一轻质细绳L2连接,细绳L1、弹簧与竖直方向的夹角均为θ,细绳L2水平拉直,现将细绳L2剪断,则细绳L2剪断瞬间,下列说法正确的是( )
A. 细绳L1上的拉力与弹簧弹力之比为1∶1
B. 细绳L1上的拉力与弹簧弹力之比为cos2θ∶1
C. A与B的加速度之比为1∶1
D. A与B的加速度之比为1∶cos θ
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【题目】如图,一带正电的点电荷固定于O点,两虚线圆均以O为圆心,两实线分别为带电粒子M和N先后在电场中运动的轨迹,a、b、c、d、e为轨迹和虚线圆的交点。不计重力。下列说法说法正确的是
A. M带负电荷,N带正电荷
B. M在b点的动能小于它在a点的动能
C. N在d点的电势能等于它在e点的电势能
D. N在从c点运动到d点的过程中克服电场力做功
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