精英家教網(wǎng)如圖所示,由于街道上的圓形污水井蓋破損,臨時更換了一個稍大于井口的紅色圓形平板塑料蓋.為了測試因塑料蓋意外移動致使蓋上的物塊滑落入污水井中的可能性,有人做了一個實驗:將一個可視為質(zhì)點、質(zhì)量為m的硬橡膠塊置于塑料蓋的圓心處,給塑料蓋一個沿徑向的水平向右的初速度v0,實驗的結(jié)果是硬橡膠塊恰好與塑料蓋分離.設(shè)硬橡膠塊與塑料蓋間的動摩擦因數(shù)為μ,塑料蓋的質(zhì)量為2m、半徑為R,假設(shè)塑料蓋與地面之間的摩擦可忽略,且不計塑料蓋的厚度.
(1)求硬橡膠塊與塑料蓋剛好分離時的速度大小為多少?
(2)通過計算說明實驗中的硬橡膠塊是落入井內(nèi)還是落在地面上.
分析:(1)硬橡膠塊與塑料蓋之間的摩擦力使硬橡膠塊加速運動,使其速度逐漸增大,使塑料蓋減速運動,使其速度逐漸減。『梅蛛x就表示速度剛相等時就分離.
(2)取硬橡膠塊分析,應(yīng)用動能定理和由系統(tǒng)能量關(guān)系可求得硬橡膠塊移動的位移.
解答:解:(1)設(shè)硬橡膠塊與塑料蓋恰好分離時,兩者的共同速度為v,從開始滑動到分離經(jīng)歷時間為t,
在此期間硬橡膠塊與塑料蓋的加速度大小分別為a1、a2,
由牛頓第二定律得:
μmg=ma1        ①
μmg=2ma2       ②
v=a1t=v0-a2t   ③
由以上各式得    v=
2
3
v0   ④
(2)設(shè)硬橡膠塊與塑料蓋恰好分離時,硬橡膠塊移動的位移為x,
取硬橡膠塊分析,應(yīng)用動能定理得   μmgx=
1
2
mv2           ⑤
由系統(tǒng)能量關(guān)系可得
    μmgR=
1
2
M
v
2
0
-
1
2
(M+m)v2   ⑥
由④⑤⑥式可得    x=
2
3
R         
因   x<R,故硬橡膠塊將落入污水井內(nèi) 
答:(1)求硬橡膠塊與塑料蓋剛好分離時的速度大小為 
2
3
v0 
(2)實驗中的硬橡膠塊將落入污水井內(nèi).
點評:正確應(yīng)用牛頓運動定律和功能關(guān)系列方程是解決這類問題的關(guān)鍵,尤其是弄清相互作用過程中的功能關(guān)系.
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

如圖所示,由于街道上的圓形污水井蓋破損,臨時更換了一個稍大于井口的紅色圓形平板塑料蓋.為了測試因塑料蓋意外移動致使蓋上的物塊滑落入污水井中的可能性,有人先后分別做了下面的實驗.
甲實驗:將一個可視為質(zhì)點、質(zhì)量為m的硬橡膠塊置于塑料蓋的圓心處,給塑料蓋一個沿徑向的瞬間水平?jīng)_量,使之獲得一個水平向右的初速度.實驗結(jié)果是硬橡膠塊恰好與塑料蓋分離.
乙實驗:完成甲實驗后,將塑料蓋放回原處,仍將該硬橡膠塊置于塑料蓋的圓心處,然后用一水平向右的恒定拉力拉動塑料蓋.
設(shè)硬橡膠塊與塑料蓋間的動摩擦因數(shù)為μ,塑料蓋的質(zhì)量為M、半徑為R,假設(shè)塑料蓋與地面之間的摩擦可忽略,井口的半徑也約為R,且不計塑料蓋的厚度.
(1)甲實驗中,根據(jù)實驗結(jié)果求:
①塑料蓋的初速度大小為多少?
②硬橡膠塊經(jīng)過多少時間脫離塑料蓋?
③通過計算說明硬橡膠塊是落入井內(nèi)還是落在地面上?
(2)在乙實驗中,拉力F在什么范圍內(nèi),才可以使硬橡膠塊落入井內(nèi)?

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科目:高中物理 來源: 題型:

精英家教網(wǎng)如圖所示,由于街道上的圓形污水井蓋破損,臨時更換了一個稍大于井口的紅色圓形平板塑料蓋.為了測試因塑料蓋意外移動致使蓋上的物塊滑落人污水井中的可能性,有人做了一個實驗:將一個可視為質(zhì)點、質(zhì)量為m的硬橡膠塊置于塑料蓋的圓心處,給塑料蓋一個沿徑向的瞬間水平?jīng)_量,使之獲得一個水平向右的初速度.實驗結(jié)果是硬橡膠塊恰好與塑料蓋分離.設(shè)硬橡膠塊與塑料蓋間的動摩擦因數(shù)為μ,塑料蓋的質(zhì)量為M、半徑為R,假設(shè)塑料蓋與地面之間的摩擦可忽略,且不計塑料蓋的厚度.
(1)塑料蓋的初速度大小為多少?
(2)通過計算說明硬橡膠塊是落入井內(nèi)還是落在地面上?

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科目:高中物理 來源: 題型:

如圖所示,由于街道上的圓形污水井蓋破損,臨時更換了一個稍大于井口的紅色圓形平板塑料蓋.為了測試因塑料蓋意外移動致使蓋上的物塊滑落入污水井中的可能性,有人先后分別做了下面的實驗。

    甲實驗:將一個可視為質(zhì)點、質(zhì)量為m的硬橡膠塊置于塑料蓋的圓心處,給塑料蓋一個沿徑向的瞬間水平?jīng)_量,使之獲得一個水平向右的初速度.實驗結(jié)果是硬橡膠塊恰好與塑料蓋分離。

    乙實驗:完成甲實驗后,將塑料蓋放回原處,仍將該硬橡膠塊置于塑料蓋的圓心處,然后用一水平向右的恒定拉力拉動塑料蓋。

    設(shè)硬橡膠塊與塑料蓋間的動摩擦因數(shù)為μ,塑料蓋的質(zhì)量為M、半徑為R,假設(shè)塑料蓋與地面之間的摩擦可忽略,井口的半徑也約為R,且不計塑料蓋的厚度.

(1)甲實驗中,根據(jù)實驗結(jié)果求:①塑料蓋的初速度大小為多少?

②硬橡膠塊經(jīng)過多少時間脫離塑料蓋?

③通過計算說明硬橡膠塊是落入井內(nèi)還是落在地面上?

(2)在乙實驗中,拉力F在什么范圍內(nèi),才可以使硬橡膠塊落入井內(nèi)?

 

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科目:高中物理 來源:2011屆重慶市重慶八中高三年級第四次月考理綜物理部分 題型:計算題

如圖所示,由于街道上的圓形污水井蓋破損,臨時更換了一個稍大于井口的紅色圓形平板塑料蓋.為了測試因塑料蓋意外移動致使蓋上的物塊滑落入污水井中的可能性,有人先后分別做了下面的實驗。
甲實驗:將一個可視為質(zhì)點、質(zhì)量為m的硬橡膠塊置于塑料蓋的圓心處,給塑料蓋一個沿徑向的瞬間水平?jīng)_量,使之獲得一個水平向右的初速度.實驗結(jié)果是硬橡膠塊恰好與塑料蓋分離。
乙實驗:完成甲實驗后,將塑料蓋放回原處,仍將該硬橡膠塊置于塑料蓋的圓心處,然后用一水平向右的恒定拉力拉動塑料蓋。
設(shè)硬橡膠塊與塑料蓋間的動摩擦因數(shù)為μ,塑料蓋的質(zhì)量為M、半徑為R,假設(shè)塑料蓋與地面之間的摩擦可忽略,井口的半徑也約為R,且不計塑料蓋的厚度.
(1)甲實驗中,根據(jù)實驗結(jié)果求:①塑料蓋的初速度大小為多少?
②硬橡膠塊經(jīng)過多少時間脫離塑料蓋?
③通過計算說明硬橡膠塊是落入井內(nèi)還是落在地面上?
(2)在乙實驗中,拉力F在什么范圍內(nèi),才可以使硬橡膠塊落入井內(nèi)?

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