1.如圖所示,一工件置于水平地面上,其AB段為一半徑R=1.0m的光滑圓弧軌道,BC段為長L=0.5m的水平軌道,二者相切于B點,整個軌道位于同一豎直平面內(nèi),P點為圓弧軌道上的一個確定點,它離BC的豎直高度h=0.2m.一可視為質(zhì)點的物塊,其質(zhì)量m=0.2kg,工件質(zhì)量M=0.8kg,與地面間的動摩擦因數(shù)μ=0.1(g取10m/s2).若將一水平恒力F作用于工件,使物塊在P點與工件保持相對靜止,一起向左做勻加速直線運動.
(1)求F的大?
(2)當(dāng)速度v=5m/s時,使工件立刻停止運動(即不考慮減速的時間和位移),物塊飛離圓弧軌道落至BC段,求物塊的落點與B點間的距離?

分析 (1)用隔離法對物塊進行分析,用整體法對工件和物塊整體分析,利用牛頓第二定律列式,解方程組,求出F的大。
(2)當(dāng)速度v=5m/s時,使工件立刻停止運動,物塊做平拋運動,求出下落的時間,再利用水平方向做勻速直接運動求出水平方向的位移,再計算出物塊的落點與B點間的距離.

解答 解:(1)設(shè)物塊的加速度大小為a,P點與圓心的連線與豎直方向間的夾角為θ,由幾何關(guān)系可得:
$cosθ=\frac{R-h}{R}$
根據(jù)牛頓第二定律,對物塊有:mgtanθ=ma
對工件和物塊整體有:F-μ(M+m)g=(M+m)a,
解得:F=8.5N.
(2)設(shè)物體平拋運動的時間為t,水平位移為x1,物塊落點與B間的距離為x2
由運動學(xué)公式可得:$h=\frac{1}{2}g{t}^{2}$
x1=vt
x2=x1-Rsinθ
解得:x2=0.4m.
答:(1)F的大小為8.5N;
(2)當(dāng)速度v=5m/s時,使工件立刻停止運動(即不考慮減速的時間和位移),物塊飛離圓弧軌道落至BC段,物塊的落點與B點間的距離為0.4m.

點評 本題考查了牛頓第二定律的應(yīng)用和平拋運動有關(guān)規(guī)律,解題的關(guān)鍵是明確研究對象,分析研究對象的受力情況和運動情況,再結(jié)合有關(guān)規(guī)律列式求解.

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相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:解答題

3.電梯載著一名重750N的乘客,以2.0m/s的速度勻速上升,電機的輸出功率為1.5×104W.求:
(1)此時該電梯的有用功率;
(2)此時該電梯的效率;
(3)將這名乘客提升30m時,該電梯做的有用功.

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12.本實驗采用的科學(xué)方法是 (  )
A.理想實驗法B.等效替代法C.控制變量法D.建立物理模型法

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科目:高中物理 來源: 題型:解答題

9.利用圖甲的實驗裝置可探究重物下落過程中物體的機械能守恒問題.如圖乙給出的是實驗中獲取的一條紙帶,點O為電火花打點計時器打下的第一個點,分別測出若干連續(xù)點A、B、C…與O點的距離h1=70.99cm、h2=78.57cm、h3=86.59cm…如圖所示,已知重物的質(zhì)量為m=100g,g取9.80m/s2,請回答下列問題:(所有結(jié)果均保留三位有效數(shù)字)

(1)下列有關(guān)此實驗的操作中正確的是:AB
A.重物應(yīng)靠近打點計時器,然后再接通電源放開紙帶讓重物帶動紙帶自由下落
B.重物應(yīng)選擇質(zhì)量大、體積小、密度大的材料
C.實驗時采用的電源為4-6V的低壓交流電源
D.計算B點的瞬時速度時既可用vB=$\frac{{h}_{2}-{h}_{1}}{2T}$也可用vB=$\sqrt{2g{h}_{2}}$來求解
(2)在打下點O到打下點B的過程中重物動能的增量為△EK=0.761J,重物重力勢能的減少量為△Ep=0.770J.
(3)取打下O點時重物的重力勢能為零,計算出該重物下落不同高度h時所對應(yīng)的動能Ek和重力勢能Ep,建立坐標系,橫軸表示h,縱軸表示Ek和Ep,根據(jù)數(shù)據(jù)在圖丙中已繪出圖線Ⅰ和圖線Ⅱ.已求得圖線Ⅰ斜率的絕對值k1,圖線Ⅱ的斜率k2,則可求出重物和紙帶下落過程中所受平均阻力為k1-k2(用k1和k2表示).

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科目:高中物理 來源: 題型:填空題

16.平衡下列核反應(yīng)方程:${\;}_{92}^{235}$U+${\;}_{0}^{1}n$→${\;}_{38}^{90}$Sr+${\;}_{54}^{136}$Xe+10${\;}_{0}^{1}$n.在核反應(yīng)堆中,石墨起減速劑的作用;鎘棒起吸收中子作用.

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6.木板甲、乙分別重50N和60N,它們與水平地面之間的動摩擦因數(shù)均為0.25.夾在甲、乙之間的輕彈簧被壓縮了2cm,彈簧的勁度系數(shù)為400N/m.系統(tǒng)置于水平地面上靜止不動.現(xiàn)將F=1N的水平拉力作用在木塊乙上,如圖所示. 求:
(1)木塊乙所受摩擦力大小     
(2)木塊甲所受摩擦力大。

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13.“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實驗中,采用如圖甲所示的裝置.

(1)本實驗應(yīng)用的實驗方法是A    
A.控制變量法   B.假設(shè)法    C.理想實驗法
(2)下列說法中正確的是CD
A.在探究加速度與質(zhì)量的關(guān)系時,應(yīng)改變拉力的大小
B.在探究加速度與外力的關(guān)系時,應(yīng)該改變小車的質(zhì)量.
C.在探究加速度a與質(zhì)量m的關(guān)系時,為了直觀判斷二者間的關(guān)系,應(yīng)作出a-$\frac{1}{m}$圖象.
D.當(dāng)小車的質(zhì)量遠大于砝碼盤和砝碼的總質(zhì)量時,才能近似認為細線對小車的拉力大小等于砝碼盤和砝碼的總重力大小.
(3)在研究小車的加速度a和小車的質(zhì)量M的關(guān)系時,由于始終沒有滿足M》m(m為砂桶及砂桶中砂的質(zhì)量)的條件,結(jié)果得到的圖象應(yīng)是如圖乙中的圖D.

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

10.在做“驗證力的平行四邊形定則”的實驗中,以下說法中正確的是( 。
A.用兩只彈簧測力計拉橡皮條時,兩細繩之間的夾角必須為90°,以便求出合力的大小
B.用兩只彈簧測力計拉橡皮條時,結(jié)點的位置必須與用一只彈簧測力計拉時結(jié)點的位置重合
C.若用兩只彈簧測力計拉時合力的圖示F與用一只彈簧測力計拉時拉力的圖示F′不完全重合,說明力的合成的平行四邊形定則不一定是普遍成立的
D.兩個分力間的夾角要盡量大些

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

11.汽車以一定的速度通過拱形橋頂部時,車對橋的壓力F與車的重力G大小相比較,下列關(guān)系正確的是(  )
A.F>GB.F<G
C.F=GD.以上關(guān)系均有可能

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