练习册

  • 练习册
  • 试题
    精英家教网 > 高中物理 > 题目详情
    14．如图所示，质量为M=2kg，长度为L1的长木板B静止在光滑的水平面上，距木板右侧L0=0.5m处有一固定光滑半圆轨道，CD为其竖直直径，半圆轨道在底端C处的切线与木板B的上表面在同一水平面上，水平传送带以恒定速率v=$\sqrt{5}$m/s顺时针转动，其上表面与半圆轨道在最高点处的切线也在同一水平面上．某时刻质量为m=1kg的小滑块A（可视为质点）以大小为v0=6m/s水平速度从长木板B的左端滑上木板，之后A、B向右运动．当长木板B与半圆轨道碰撞瞬间小滑块A的速度为v1=4m/s，并且此时小滑块A恰好滑上半圆轨道，从A、B开始运动到滑上半圆轨道的过程中A、B的速度-时间图象如图乙所示．已知小滑块恰好能通过半圆轨道最高点D，最后滑到传送带左端P时速度刚好减为零，已知小滑块与水平传送带间的动摩擦因数μ=0.1，g=10m/s2．求：

    （1）B与半圆轨道碰撞瞬间木板B的速度大小和木板B长度L1；
    （2）竖直半圆轨道的半径R；
    （3）小滑块从开始运动至到达P处的过程中因摩擦而产生的热量Q．

    分析 （1）A在长木板B上向右滑动的过程，根据图象的斜率求出滑块A的加速度大小，由牛顿第二定律求小滑块与长木板间摩擦因数．再对A和系统，分别运用动能定理列式，求解B与半圆轨道碰撞瞬间木板B的速度大小和木板B长度L1；
    （2）对A从C到D的过程，运用动能定理列式，再结合在D点，重力等于向心力列式，联立可求得圆轨道的半径R．
    （3）由运动学公式求出A在B相对滑动的位移，求出摩擦生热．分析A在传送带的运动过程，由运动学公式求D到P的运动时间，即可求得A与传送带间的相对位移的大小，从而求得热量Q．

    解答 解：（1）由图象得：小滑块在木板上做匀减速时的加速度大小为  a1=$\frac{6-4}{1}$=2m/s2；
    设小滑块与长木板间摩擦因数为μ1，由μ1mg=ma1，解得：μ1=0.2
    设碰撞瞬间木板B的速度大小为vB，对B，由动能定理得：
       μ1mgL0=$\frac{1}{2}M{v}_{B}^{2}$
    解得：vB=1m/s
    对长木板和小滑块构成的系统，由能量守恒得：
       μ1mgL1=$\frac{1}{2}m{v}_{0}^{2}$-$\frac{1}{2}m{v}_{1}^{2}$-$\frac{1}{2}M{v}_{B}^{2}$
    解得：木板B的长度 L1=4.5m
    （2）小滑块恰好过D点速度大小为vD，则有：
       mg=m$\frac{{v}_{D}^{2}}{R}$
    由C到D机械能守恒定律知：
      mg•2R=$\frac{1}{2}m{v}_{C}^{2}$-$\frac{1}{2}m{v}_{D}^{2}$
    联立解得：R=0.32m，vD=$\frac{4\sqrt{5}}{5}$m/s
    （3）设传送带两转轴之间的距离为L2，小滑块滑上传送带做匀减速运动，加速度大小为：
       a2=μg=1m/s2；
    由 ${v}_{D}^{2}$=2a2L2，代入数据解得：L2=1.6m
    小滑块在B上滑动时因摩擦而产生的热量为：Q1=9J
    小滑块相对传送带滑行的距离为：s=L2+v•$\frac{{L}_{2}}{\frac{{v}_{D}}{2}}$
    代入数据解得 s=5.6m
    产生的热量为：Q2=μmgs=0.1×1×10×5.6J=5.6J
    故整个过程中因摩擦产生的热量为：Q=Q1+Q2=14.6J
    答：
    （1）B与半圆轨道碰撞瞬间木板B的速度大小是1m/s，木板B长度L1是4.5m．
    （2）竖直半圆轨道的半径R是0.32m；
    （3）小滑块从开始运动到到达P处的过程中因摩擦而产生的热量Q是14.6J．

    点评 本题的关键是分析清楚滑块A的运动过程，抓住每个过程和各个状态的特点和物理规律，要注意摩擦产生的热量要根据相对位移求解．

    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：计算题

    4．如图（甲）所示，一固定的矩形导体线圈水平放置，线圈的两端接一只小灯泡，在线圈所在空间内均匀分布着与线圈平面垂直的磁场．已知线圈的匝数n=100匝，电阻r=1.0Ω，所围成矩形的面积S=0.040m2，小灯泡的电阻R=9.0Ω，磁场的磁感应强度随时间如图乙所示的规律变化．不计灯丝电阻随温度的变化，求：
    （1）线圈中产生感应电动势的最大值
    （2）小灯泡消耗的电功率
    （3）在磁感应强度变化0～$\frac{1}{4}$T的时间内，通过小灯光的电荷量

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：多选题

    5．如图所示，倾角θ=30°的斜面上有一重为G的物体，在与斜面底边平行的水平推力作用下沿斜面上的虚线匀速运动，若图中φ=45°，则（　　）
    A．物体一定沿虚线向下运动B．物体一定沿虚线向上运动
    C．物体与斜面间的动摩擦因数μ数$\frac{\sqrt{3}}{3}$D．物体与斜面闻的动摩擦因数μ=$\frac{\sqrt{6}}{3}$

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：计算题

    2．如图A、B、C三物块质量mA=10kg，mB=20kg，mC=30kg，两轻质弹簧劲度系数分别为K1=1000N/m，k2=2000N/m，开始时，用手托起C使K2为原长．现缓慢放手使C下降直至与手分离，则系统静止时B、C的位置如何变化？变化了多少？（不计绳、滑轮的质量及绳与滑轮的摩擦，g=10m/s2，C离地足够高．）

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：多选题

    9．如图所示，桌面距地面0.8m，一物体质量为2kg，放在距桌面0.4m的支架上．下列关于重力势能的计算，正确的是（　　）
    A．重物的重力势能为24J
    B．选桌面为参考面，重物的重力势能为8J
    C．重物从支架下落到地面的过程中重力做正功势能减小
    D．如果没有选取零势面，无法计算重物的重力势能

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：选择题

    19．探究影响安培力大小因素的实验装置如图所示，直导线垂直磁场方向置于磁场中某处．当导线中电流为I时，导线所受安培力的方向为（　　）
    A．向左B．向右C．向上D．向下

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：选择题

    6．如图所示，从F处释放一个无初速度的电子向B板方向运动，指出下列对电子运动的描述中错误的是（设电源电动势为U）（　　）
    A．电子到达B板时的动能是eUB．电子从B板到达C板动能变化量为零
    C．电子到达D板时动能是3eUD．电子在A板和D板之间做往复运动

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：选择题

    3．电场强度的单位是（　　）
    A．N/CB．V/CC．J/CD．T/C

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：计算题

    4．一直升机以5.0m/s速度竖直上升，某时刻从飞机上释放一物块，经2.0s落在地面上，不计空气阻力，g取10m/s2．求：
    （1）物块落到地面时的速度；
    （2）物块2.0s内通过的路程；
    （3）物块释放时距地面的高度．

    查看答案和解析>>

    同步练习册答案