【題目】如圖所示,足夠長的光滑水平桌面與長度L=5.4m 的水平傳送帶平滑連接,傳送帶右端與半徑r= 0.5m的光滑半圓軌道相切,半圓的直徑CE豎直。A、B兩小物塊的質(zhì)量分別為mA=4kg、mB=2kg,物塊之間壓縮著一根輕彈簧并用細(xì)繩鎖定。當(dāng)A、B在桌面上向右運動的速度υ11m/s時,細(xì)線斷裂,彈簧脫離兩物塊后,A繼續(xù)向右運動,并在靜止的傳送帶上滑行了s=1.8m。已知物塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)μ=0.25,重力加速度g = 10m/s2。求

(1)細(xì)線斷裂后,彈簧釋放的彈性勢能EP ;

(2)若在物塊A滑上傳送帶時,傳送帶立即以速度υ11m/s逆時針勻速運動,求物塊與傳送帶之間因摩擦產(chǎn)生的熱量Q1;

(3)若物塊A滑仁傳送帶時,傳送帶立即以速度υ2順時針勻速運動,為使A能沖上圓軌道,并通過最高點E,求υ2的取值范圍,并作出物塊與傳送帶之間因摩擦產(chǎn)生的熱量Q2υ2的關(guān)系圖。(作圖不需要推導(dǎo)過程,標(biāo)示出關(guān)鍵點的橫、縱坐標(biāo))

【答案】(1) Ep=24J(2) Q1= 32J (3) v25m/s

【解析】

1)設(shè)A、B與彈簧分離時的速度分別為vA、vB,以向右為正方向,由動量守恒定律

mA+mBv=mAvA+mBvB

A在桌面上運動,由動能定理

-μmAgs=0-

聯(lián)立解得

vA=3m/s

vB=-3m/s

彈簧釋放的彈性勢能為

Ep=+-

解得Ep=24J ;

2A在傳送帶上向右減速,速度減為零后又向左加速,直到與傳送帶共速,之后向左離開傳送帶。設(shè)相對運動的時間為M加速度大小為

a=μg=2.5m/s2

由運動學(xué)公式

-v1=vA-at1

A的位移

傳送帶的位移

x1=-v1)·t1

滑塊與傳送帶問的相對運動的路程為s1=x1-x1

解得

摩擦生熱Q1=μmAgs1=32J

3)若傳送帶速度足夠大,A將一直加速,此時A沖上圓軌道的速度最大。由運動學(xué)公式

解得vmax=6m/s

當(dāng)A剛好能到達(dá)E點時,A沖上圓軌道的速度最小。在E點,由牛頓第二定律

mg=m

AC運動到E,由機械能守恒定律

mg·2r=

聯(lián)立解得vmin=5m/s

綜上,v2≥5m/s

摩擦生熱Q2v2的關(guān)系如圖

i)當(dāng)5m/s≤v26m/s時,A在傳送帶上先加速后勻速運動。A加速的位移

x2=

A加速的時間t2=

傳送帶的位移x2=v2t2=

A傳送帶的相對運動的路程

s2=x2-x2=

解得 Q2=μmAgs2=2J

ii)當(dāng)v26m/s時,A在傳送帶上將一直加速。

A加速的位移=L=5.4m

A加速度的時間==1.2s

傳送帶的位移x2=v2t2′=1.2v2

A和傳送帶的相對運動的路程

s2′=x2′-=1.2v2-5.4m

解得Q2′=μmAgs2′=12v2-54J

綜上,Q2=2J5m/s≤v26m/s),(12v2-54Jv2≥6m/s)。

練習(xí)冊系列答案
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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】明代出版的(天工開物)一書中記載:其湖池不流水,或以牛力轉(zhuǎn)盤,或聚數(shù)人踏轉(zhuǎn)。并附有牛力齒輪翻車的圖畫如圖所示,翻車通過齒輪傳動,將湖水翻入農(nóng)田。已知A、B齒輪嚙合且齒輪之間不打滑,B、C齒輪同軸,若A、B、C三齒輪半徑的大小關(guān)系為rA>rB>rC,則

A. 齒輪A、B的角速度大小相等

B. 齒輪A的角速度比齒輪C的角速度小

C. 齒輪BC的角速度大小相等

D. 齒輪A邊緣的線速度比齒輪C邊緣的線速度小

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,放在斜面上的物體受到垂直于斜面向上的力F作用物體始終保持靜止,下列說法正確的是:

A. 當(dāng)F逐漸減少后,物體受到的摩擦力保持不變

B. 當(dāng)F逐漸減少后,物體受到的合力減小

C. 當(dāng)F逐漸減少后,物體對斜面的壓力逐漸增大

D. 若力F反向且慢慢增大,則物體受到的摩擦力增大

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,正方形區(qū)域ABCD中有垂直于紙面向里的勻強磁場,M、N分別為AB、AD邊的中點,一帶正電的粒子(不計重力)以某一速度從M點平行于AD邊垂直磁場方向射入,并恰好從A點射出。現(xiàn)僅將磁場的磁感應(yīng)強度大小變?yōu)樵瓉淼?/span>,下列判斷正確的是

A. 粒子將從D點射出磁場

B. 粒子在磁場中運動的時間將變?yōu)樵瓉淼?/span>2

C. 磁場的磁感應(yīng)強度變化前后,粒子在磁場中運動過程的動量變化大小之比為1

D. 若其他條件不變,繼續(xù)減小磁場的磁感應(yīng)強度,粒子可能從C點射出

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,一根水平光滑的絕緣直槽軌連接一個豎直放置的半徑為R0.50m的絕緣光滑圓槽軌。槽軌處在垂直紙面向外的勻強磁場中,磁感強度B0.5T,有一質(zhì)量為m0.10g的帶正電的電量為q1.6×103C的小球在水平軌道上向右運動,小球恰好能通過光滑圓槽軌的最高點,重力加速度g10m/s2,則下列說法正確的是( 。

A. 小球在最高點只受到洛侖茲力和重力的作用

B. 小球在最高點時受到的洛侖茲力為1×103N

C. 小球到達(dá)最高點的線速度是1m/s

D. 小球在水平軌道上的初速度v06m/s

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【題目】如圖所示,矩形線圈abcd與阻值為50Ω的電阻R、理想電流表A組成閉合電路。線圈在有界勻強磁場中繞垂直于磁場的bc邊勻速轉(zhuǎn)動,轉(zhuǎn)動的角速度ω100πrad/s。線圈的匝數(shù)N100,邊長ab0.2m、ad0.4m,電阻不計。磁場只分布在bc邊的左側(cè),磁感應(yīng)強度大小BT.設(shè)線圈平面與中性面重合時開始計時。

(1)試坐標(biāo)上畫出線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢隨時間變化的圖象;(至少畫出二個周期的)

(2)電流表A的示數(shù);

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【題目】如圖所示,總電阻為R、邊長為L的正方形金屬線框,從時刻在外力作用下由靜止開始垂直于磁場邊界以恒定加速度a進(jìn)入磁場區(qū)域,t1時刻線框恰好全部進(jìn)入磁場.規(guī)定順時針方向為感應(yīng)電流i的正方向,外力大小為F,線框消耗的瞬時電功率為P,通過導(dǎo)體橫截面的電荷量為q.不計線框重力,則下列所示隨時間變化的關(guān)系圖象正確的是(

A. B.

C. D.

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】2018521日,嫦娥四號中繼星鵲橋搭乘長征四號丙運載火箭升空,為嫦娥四號登陸月球背面做準(zhǔn)備。為保證地月通信的穩(wěn)定,鵲橋必須定位在地月系統(tǒng)拉格朗日—2” (簡稱地月L2),在該點地球、月球和鵲橋位于同一直線上,且鵲橋和月球一起同步繞地球做圓周運動。則

A. 鵲橋的加速度小于月球的加速度

B. 鵲橋的線速度大于月球的線速度

C. 鵲橋的向心加速度大于地球同步衛(wèi)星的向心加速度

D. 若已知地心到月心的距離,地心到鵲橋的距離,可求得月球和地球的質(zhì)量之比

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A可以經(jīng)歷過程1、過程2到達(dá)狀態(tài)也可以經(jīng)歷過程3到達(dá)狀態(tài)C,還可以經(jīng)歷過程4到達(dá)狀態(tài)D,其P-V圖像如圖所示,且B、C、D在一條平行于縱軸的直線上。已知在這四個過程中的某一過程中,氣體始終與外界無熱量交換;在過程3中,AC的曲線是雙曲線的一部分。對于這四個過程,下列說法正確的是 。

A. 在過程1中,外界先對氣體做正功,然后氣體再對外做功

B. 在過程2中,氣體溫度先逐漸降低然后逐漸升高

C. 在過程3中,氣體溫度始終不變

D. 在過程4中,氣體始終與外界無熱量交換

E. A、B、C、D四個狀態(tài)中,B狀態(tài)氣體溫度最高

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