如圖所示，在足夠大的粗糙水平面上，有一直角坐標(biāo)系，在坐標(biāo)原點(diǎn)處有一物體，質(zhì)量m＝5kg，物體和水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ＝0.08，物體受到沿坐標(biāo)軸的三個(gè)恒力F1、F2、F3的作用而靜止于水平面.其中F1＝3N，方向沿x軸正方向；F2＝4N，方向沿y軸負(fù)方向；F3沿x軸負(fù)方向，大小未知，從t＝0時(shí)刻起，F(xiàn)1停止作用，到第2秒末，F(xiàn)1再恢復(fù)作用，同時(shí)F2停止作用.物體與水平面間的最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，重力加速度的大小g＝10m/s2.

（1）判斷F3的大小是否一定等于3N；（要求有必要的計(jì)算推理過程.）
（2）求物體靜止時(shí)受到的摩擦力的大小和方向；
（3）求第2s末物體速度的大�。�
（4）求第4s末物體所處的位置坐標(biāo)；

（1）一定等于3N；（2）大小等于4N方向沿y軸正方向（3）（4）

解析試題分析：（1）物體處于平衡狀態(tài)時(shí)：物體受到的摩擦力為靜摩擦，最大靜摩擦力為，靜摩擦力方向未知，大小范圍為[0，4N]；。要確定摩擦力的大小和方向，先確定F3的大��；
設(shè)，則y軸方向合力即，x 軸方向合力不等于0 ，且兩個(gè)方向互相垂直必然使得兩個(gè)方向的合力大于，則物體不可能平衡，故是必然的；故，方向沿-x方向.（4分）
（2）物體靜止時(shí)沿y軸受力平衡，則物體此時(shí)所受的靜摩擦力的大小必為；f的方向?yàn)檠貀軸正方向；（2分）
（3）撤除后，物體的運(yùn)動(dòng)分析：撤除后，物體的受主動(dòng)力作用，F(xiàn)2、F3的合力，方向如圖沿OA方向，則物體立即有沿OA運(yùn)動(dòng)的趨勢，故摩擦力方向立即變?yōu)榕cOA的反方向，且摩擦力為滑動(dòng)摩擦力，大小為4N，受力如圖。

在內(nèi)，物體所受合外力為F＝1N，方向與－y軸成370角，與－x軸成530角；
物體的加速度為：；（2分）
物體的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)為：初速為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)；
物體在內(nèi)的位移為：；（1分）
2s末的速度為：；方向沿OA方向；（1分）
（4）在內(nèi)，恢復(fù)F1、撤除F2，由于沿x軸方向，則物體所受的合外力就是滑動(dòng)摩擦力f，方向與υ方向相反，故物體沿OA方向做勻減速運(yùn)動(dòng)；
加速度大小為：；方向與υ方向相反；（1分）
物體停下所需要的時(shí)間為：；即物體在2.5s末停下。（1分）
物體在t2＝0.5s內(nèi)的位移：，方向沿OA方向。（1分）
故：物體在4s內(nèi)地總位移為：；
第4s末物體所處位置的坐標(biāo)為：。（1分）
考點(diǎn)：牛頓運(yùn)動(dòng)定律 勻變速直線運(yùn)動(dòng)

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：計(jì)算題

（10分）一列貨車以28.8km/h的速度在鐵路上運(yùn)行，由于調(diào)度事故，在貨車后面700m處有一列快車以72km/h的速度在行駛，快車司機(jī)發(fā)覺后立即合上制動(dòng)器，但快車要滑行2000m才能停下來，則：
（1）試判斷兩車會(huì)不會(huì)相撞，并說明理由。
（2）若不相撞，求兩車相距最近時(shí)的距離。若相撞，求快車剎車后經(jīng)多長時(shí)間與貨車相撞？

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科目：高中物理 來源： 題型：計(jì)算題

（19分）如圖所示，豎直固定的光滑絕緣的直圓筒底部放置一場源A，其電荷量Q = ＋4×10－3 C，場源電荷A形成的電場中各點(diǎn)的電勢表達(dá)式為，其中k為靜電力恒量，r為空間某點(diǎn)到A的距離．有一個(gè)質(zhì)量為的帶正電小球B，B球與A球間的距離為a =" 0.4" m，此時(shí)小球B處于平衡狀態(tài)，且小球B在場源A形成的電場中具有的電勢能表達(dá)式為，其中r為q與Q之間的距離．有一質(zhì)量也為m的不帶電絕緣小球C從距離B的上方H =" 0.8" m處自由下落，落在小球B上立刻與小球B粘在一起向下運(yùn)動(dòng)，它們到達(dá)最低點(diǎn)后又向上運(yùn)動(dòng)，它們向上運(yùn)動(dòng)到達(dá)的最高點(diǎn)P．（取，），求：

（1）小球C與小球B碰撞后的速度為多少？
（2）小球B的帶電量q為多少？
（3）P點(diǎn)與小球A之間的距離為多大？
（4）當(dāng)小球B和C一起向下運(yùn)動(dòng)與場源A距離多遠(yuǎn)時(shí)，其速度最大？速度的最大值為多少？

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科目：高中物理 來源： 題型：計(jì)算題

（12分）如圖所示，半徑R＝1.0m的光滑圓弧軌道固定在豎直平面內(nèi)，軌道的一個(gè)端點(diǎn)B和圓心O的連線與水平方向間的夾角θ＝37°，另一端點(diǎn)C為軌道的最低點(diǎn)。C點(diǎn)右側(cè)的水平路面上緊挨C點(diǎn)放置一木板，木板質(zhì)量M＝2kg，上表面與C點(diǎn)等高。質(zhì)量m＝1kg的物塊(可視為質(zhì)點(diǎn))從空中A點(diǎn)以v0＝1.2m/s的速度水平拋出，恰好從軌道的B端沿切線方向進(jìn)入軌道。已知物塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ1＝0.2，木板與路面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ2＝0.08，取g＝10 m/s2，。試求：

（1）物塊經(jīng)過軌道上的C點(diǎn)時(shí)對軌道的壓力大��；
（2）若物塊剛好滑到木板的中點(diǎn)停止，求木板的長度。

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科目：高中物理 來源： 題型：計(jì)算題

（9分）如圖所示，在傾角為θ=30°的足夠長的固定光滑斜面上，跨過定滑輪的輕繩一端系在小車的前端，另一端被坐在小車上的人拉住。已知人的質(zhì)量為m1=60kg，小車的質(zhì)量為m2=10kg，繩及滑輪的質(zhì)量、滑輪與繩間的摩擦均不計(jì)，取g=10m/s2。當(dāng)人以F=280N的力拉繩時(shí)，求：

⑴人與車一起運(yùn)動(dòng)的加速度大小和方向；
⑵人所受摩擦力的大小和方向；
⑶某時(shí)刻人和車沿斜面向上的速度為3 m/s，此時(shí)人松手，則人和車一起滑到最高點(diǎn)所用時(shí)間為多少？

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科目：高中物理 來源： 題型：計(jì)算題

如圖所示，物體A的質(zhì)量M=1kg，靜止在光滑水平面上的平板車B的質(zhì)量為m=0.5kg、長為L=1m．某時(shí)刻物體A以v0=4m/s向右的初速度滑上木板B的上表面，在A滑上B的同時(shí)，給B施加一個(gè)水平向右的拉力F=5N．忽略物體A的大小，已知A與B之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.2，重力加速度取g=10m/s2，試求：

（1）物體A在平板車上經(jīng)多長時(shí)間與平板車有相同的速度；
（2）物體A在小車上運(yùn)動(dòng)時(shí)相對小車向右滑行的最大距離．
（3）如果要使A不至于從B上滑落，拉力F大小應(yīng)滿足的條件．

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科目：高中物理 來源： 題型：計(jì)算題

（8分）如圖所示，質(zhì)量m=0.5kg的物體放在水平面上，在F=3.0N的水平恒定拉力作用下由靜止開始運(yùn)動(dòng)，物體發(fā)生位移x=4.0m時(shí)撤去力F，物體在水平面上繼續(xù)滑動(dòng)一段距離后停止運(yùn)動(dòng)。已知物體與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.4，重力加速度g取10m/s2。求:

（1）物體在力F作用過程中加速度的大�。�
（2）撤去力F的瞬間，物體速度的大�。�
（3）撤去力F后物體繼續(xù)滑動(dòng)的時(shí)間。

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科目：高中物理 來源： 題型：計(jì)算題

(15分)某校舉行托乒乓球跑步比賽，賽道為水平直道，比賽距離為s，比賽時(shí)，某同學(xué)將球置于球拍中心，以大小為a的加速度從靜止開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，當(dāng)速度達(dá)到v0時(shí)，再以v0做勻速直線運(yùn)動(dòng)跑至終點(diǎn)，整個(gè)過程中球一直保持在球拍中心不動(dòng)，比賽中，該同學(xué)在勻速直線運(yùn)動(dòng)階段保持球拍的傾角為θ0，如圖所示，設(shè)球在運(yùn)動(dòng)中受到空氣阻力大小與其速度大小成正比，方向與運(yùn)動(dòng)方向相反，不計(jì)球與球拍之間的摩擦，球的質(zhì)量為m，重力加速度為g。求：

⑴空氣阻力大小與球速大小的比例系數(shù)k；
⑵加速跑階段球拍傾角θ隨速度v變化的關(guān)系式；
⑶整個(gè)勻速跑階段，若該同學(xué)速度仍為v0，而球拍的傾角比θ0大了β并保持不變，不計(jì)球在球拍上的移動(dòng)引起的空氣阻力變化，為保證到達(dá)終點(diǎn)前球不從球拍上距離中心為r的下邊沿掉落，求β應(yīng)滿足的條件。

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科目：高中物理 來源： 題型：計(jì)算題

（12分）在香港海洋公園的游樂場中,有一臺(tái)大型游戲機(jī)叫”跳樓機(jī)”.參加游戲的游客被安全帶固定在座椅上,由電動(dòng)機(jī)將座椅沿光滑的豎直軌道提升到離地面40 m高處,然后由靜止釋放，座椅做自由落體運(yùn)動(dòng)。座椅沿軌道自由下落一段時(shí)間后,開始受到壓縮空氣提供的恒定阻力而緊接著做勻減速運(yùn)動(dòng),下落到離地面4.0 m高處速度剛好減小到零,這一下落全過程經(jīng)歷的時(shí)間是6 s. 取g="10" m/s2.求:  
(1)座椅被釋放后自由下落的高度有多高?
(2)在勻減速運(yùn)動(dòng)階段,座椅和游客的加速度大小是多少?

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同步練習(xí)冊答案