精英家教網(wǎng)如圖所示,長(zhǎng)為L(zhǎng)=9m的傳送帶與水平方向的傾角θ=37°,在電動(dòng)機(jī)的帶動(dòng)下以v=4m/s的速率沿順時(shí)針方向運(yùn)行,在傳送帶的B端有一離傳送帶很近的擋板P可將傳送帶上的物體擋住,在傳送帶的A端無初速度地釋放一質(zhì)量m=1Kg的物體,它與傳送帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5,物體與擋板碰撞時(shí)的能量損失及碰撞時(shí)間均不計(jì).(sin37°=0.6,cos37°=0.8)
①在物體從第一次由靜止開始下滑到與擋板P第一次相碰后,物體再次上升到最高點(diǎn)的過程中,由于摩擦而產(chǎn)生的熱量為多少?
②試求物體最終的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)以及達(dá)到該運(yùn)動(dòng)狀態(tài)后電動(dòng)機(jī)的輸出功率P.
分析:①根據(jù)牛頓第二定律求出物塊在下降過程和上升過程中的加速度,運(yùn)用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求出下滑過程和上升過程的相對(duì)位移,求出相對(duì)運(yùn)動(dòng)距離之和,根據(jù)Q=fs求出產(chǎn)生的熱量.
②物塊每一次與擋板碰撞,速度較之前都在減小,最終碰撞后反彈的速度等于傳送帶的速度,則先向上做勻減速直線運(yùn)動(dòng),再向下做勻加速直線運(yùn)動(dòng),碰撞的速度不變.根據(jù)能量守恒定律,電動(dòng)機(jī)的輸出功率等于克服阻力做功的功率.
解答:解:①物塊從A點(diǎn)由靜止釋放,物塊相對(duì)傳送帶向下滑,物塊沿傳送帶向下加速運(yùn)動(dòng)的速度
a1=gsinθ-μgcosθ=2m/s2
與P碰前的速度v2=
2a1L
=6m/s
物塊從A到B的時(shí)間t1=
v1
a1
=3s
在此過程中物塊相對(duì)傳送帶向下位移s1=L+vt1=21m
擋板碰撞后,以v1的速度反彈,因v1>v,物塊相對(duì)傳送帶向上滑,物塊向上做減速運(yùn)動(dòng)的加速度為
a2=gsinθ+μgcosθ=10m/s2
物塊速度減小到與傳送帶速度相等的時(shí)間t2=
v1+v
a2
=0.2s
在t2時(shí)間內(nèi)物塊向上的位移L1=
v1+v
2
t2=1m
物塊相對(duì)傳送帶向上的位移s2=L1-vt2=0.2m
與傳送帶速度相等后物塊相對(duì)傳送帶向下滑,物塊向上做減速運(yùn)動(dòng)的加速度a3=gsinθ-μgcosθ=2m/s2
物塊速度減小到零的時(shí)間t3=
v
a
=2s
物塊向上的位移L2=
v
2
t3=4m
此過程中物塊相對(duì)傳送帶向下的位移s3=vt3-L2=4m
摩擦生熱Q=μmgcosθ(s1+s2+s3)=100.8J
(2)物塊上升到傳送帶的最高點(diǎn)后,物塊沿傳送帶向下加速運(yùn)動(dòng),與擋板P第二次碰撣前的速度v2=
2a1(L1+L2)
=
20
m/s 
碰后因v2>v,物塊先向上做加速度為a2的減速運(yùn)動(dòng),再做加速度為a3的減速運(yùn)動(dòng),物塊向上的位移為L(zhǎng)3=
v22-v2
2a2
+
v2
2a3
=4.2m
物塊與擋板第三次碰撞前的速度v3=
2a1L3
=2
4.2
m/s
在此類推經(jīng)過多次碰撞后物塊以v=4m/s的速度反彈,故最終物塊在P與離P 4m的范圍內(nèi)不斷做向上的加速度為2m/s2的減速運(yùn)動(dòng)和向下做加速度為2 m/s2的加速運(yùn)動(dòng),物塊的運(yùn)動(dòng)達(dá)到這一穩(wěn)定狀態(tài)后,物塊對(duì)傳送帶有一與傳送帶運(yùn)動(dòng)方向相反的阻力:
Ff=μmgcosθ
輸出功率P=μmgcosθ?v=16w
答:①最終物塊在P與離P 4m的范圍內(nèi)不斷做向上的加速度為2 m/s2的減速運(yùn)動(dòng)和向下做加速度為2 m/s2的加速運(yùn)動(dòng);
②電動(dòng)機(jī)的輸出功率為16W.
點(diǎn)評(píng):本題過程較復(fù)雜,關(guān)鍵理清每一段過程,運(yùn)用牛頓定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)進(jìn)行分析.
練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

(2010?濟(jì)南一模)如圖所示,寬度為L(zhǎng)=0.20m的足夠長(zhǎng)的平行光滑金屬導(dǎo)軌固定在絕緣水平桌面上,導(dǎo)軌的一端連接阻值為R=0.9Ω的電阻.導(dǎo)軌cd段右側(cè)空間存在垂直桌面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.50T.一根質(zhì)量為m=10g,電阻r=0.1Ω的導(dǎo)體棒ab垂直放在導(dǎo)軌上并與導(dǎo)軌接觸良好.現(xiàn)用一平行于導(dǎo)軌的輕質(zhì)細(xì)線將導(dǎo)體棒ab與一鉤碼相連,將重物從圖示位置由靜止釋放.當(dāng)導(dǎo)體棒ab到達(dá)cd時(shí),鉤碼距地面的高度為h=0.3m.已知導(dǎo)體棒ab進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)恰做v=10m/s的勻速直線運(yùn)動(dòng),導(dǎo)軌電阻可忽略不計(jì),取g=10m/s2.求:
(1)導(dǎo)體棒ab在磁場(chǎng)中勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),閉合回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電流的大小
(2)掛在細(xì)線上的鉤碼的重力大小
(3)求導(dǎo)體棒ab在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的整個(gè)過程中電阻R上產(chǎn)生的熱量.

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科目:高中物理 來源: 題型:

(1)某同學(xué)用時(shí)間傳感器代替了秒表做“用單擺測(cè)定重力加速度”的實(shí)驗(yàn),他的設(shè)計(jì)如圖所示:長(zhǎng)為L(zhǎng)的擺線一端固定在鐵架臺(tái)上,另一端連接一質(zhì)量為m、半徑為r的小球,在擺線上緊臨小球套有一小段輕細(xì)擋光管,當(dāng)單擺擺動(dòng)到平衡位置時(shí),擋光管能擋住從光源A正對(duì)光敏電阻R1發(fā)出的細(xì)光束,信號(hào)處理系統(tǒng)就能形成一個(gè)電壓信號(hào),兩端電壓u與時(shí)間t的關(guān)系如圖乙所示,R2為定值電阻.
①用此裝置測(cè)得的重力加速度表達(dá)式為
 

②當(dāng)有光照時(shí),信號(hào)處理系統(tǒng)獲得的是
 
.(填“u1”或“u2”)
精英家教網(wǎng)
(2)現(xiàn)有下列器材:
A.6V蓄電池一組(內(nèi)阻約0.1Ω)
B.直流電流表(0~0.2A)一只
C.直流電流表(0~0.02A)一只
D.直流電壓表(0~3V)一只
E.直流電壓表(0~10V)一只
F.滑動(dòng)變阻器(0~10Ω)一只
G.滑動(dòng)變阻器(0~500Ω)一只
H.電阻箱(0~9999.9Ω,Im=0.2A)
I.電鍵一只、導(dǎo)線若干
現(xiàn)在要比較準(zhǔn)確地測(cè)量一只約0.6Ω電阻的阻值:
①在虛線框(圖丙)中畫出實(shí)驗(yàn)的原理圖;
②實(shí)驗(yàn)中除了電源、電鍵和導(dǎo)線外,還需要的器材是
 
;(用器材前的字母表示)
③寫出測(cè)量電阻的表達(dá)式Rx=
 
;表達(dá)式中各符號(hào)的物理意義是
 

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科目:高中物理 來源: 題型:

(2010?蘇州二模)如圖所示,間距為L(zhǎng)的平行金屬板AB、CD之間有相互垂直的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)(圖中未畫出),電場(chǎng)強(qiáng)度為E1,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1.帶異種電荷的兩離子a、b,負(fù)離子a質(zhì)量為m、帶電量為q,其比荷為正離子b比荷的9倍.它們?cè)诜謩e距離AB、CD板L/4處,以平行于金屬板方向的速度沿直線穿過ABCD區(qū)域進(jìn)入電場(chǎng)強(qiáng)度為E2的勻強(qiáng)電場(chǎng)區(qū),E2與E1平行.MNP為沿AB、CD中心線方向的光滑絕緣板,離子與板碰撞后反彈無能量損失(即反彈前后水平分速度保持不變,豎直分速度大小不變、方向相反),且電量保持不變,到達(dá)板的N點(diǎn)后反彈進(jìn)入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B2的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū),不計(jì)兩離子間的相互作用力及重力.
(1)在圖中畫出AB、CD間勻強(qiáng)磁場(chǎng)B1的方向,并寫出離子速度大小的表達(dá)式;
(2)MN的長(zhǎng)度要滿足什么條件,兩離子能恰好到達(dá)N點(diǎn)?
(3)若a離子的比荷q/m=108C/kg,El=103V/m,Bl=0.1T,E2=3×103V,L=2×10-3m,且板NP足夠長(zhǎng).則兩離子進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)B2后,沿板NP方向上平均速度之比為多少?

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科目:高中物理 來源: 題型:

(07年威海市調(diào)研)(9分)如圖所示,長(zhǎng)為L的細(xì)繩上端系一質(zhì)量不計(jì)的環(huán),環(huán)套在光滑水平桿上,在細(xì)線的下端吊一個(gè)質(zhì)量為m的鐵球(可視作質(zhì)點(diǎn)),球離地的高度h=L,當(dāng)繩受到大小為3mg的拉力時(shí)就會(huì)斷裂.現(xiàn)讓環(huán)與球一起以的速度向右運(yùn)動(dòng),在A處環(huán)被擋住而立即停止,A離右墻的水平距離也為L.不計(jì)空氣阻力,已知當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹?IMG height=17 src='http://thumb.zyjl.cn/pic1/img/20090508/20090508195428002.gif' width=15>.試求:

(1)在環(huán)被擋住而立即停止時(shí)繩對(duì)小球的拉力大;

(2)在以后的運(yùn)動(dòng)過程中,球的第一次碰撞點(diǎn)離墻角B點(diǎn)的距離是多少?

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科目:高中物理 來源:2013屆安徽省高二3月月考物理試卷 題型:計(jì)算題

如圖所示,寬度為L=0.20 m的足夠長(zhǎng)的平行光滑金屬導(dǎo)軌固定在絕緣水平桌面上,導(dǎo)軌的一端連接阻值為R=0.9Ω的電阻。在cd右側(cè)空間存在垂直桌面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.50 T。一根質(zhì)量為m=10 g,電阻r=0.1Ω的導(dǎo)體棒ab垂直放在導(dǎo)軌上并與導(dǎo)軌接觸良好,F(xiàn)用一平行于導(dǎo)軌的輕質(zhì)細(xì)線將導(dǎo)體棒ab與一鉤碼相連,將鉤碼從圖示位置由靜止釋放。當(dāng)導(dǎo)體棒ab到達(dá)cd時(shí),鉤碼距地面的高度為h=0.3 m。已知導(dǎo)體棒ab進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)恰做v=10 m/s的勻速直線運(yùn)動(dòng),導(dǎo)軌電阻可忽略不計(jì),取g=10 m/s2。

求:(1)導(dǎo)體棒ab在磁場(chǎng)中勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),閉合回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電流的大。

(2)掛在細(xì)線上的鉤碼的質(zhì)量?

(3)求導(dǎo)體棒ab在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的整個(gè)過程中電阻R上產(chǎn)生的熱量?

 

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