3.如圖所示,質(zhì)量為4kg,長(zhǎng)為2m的平板車(chē)C靜止于光滑水平地面上,質(zhì)量均為5kg的A、B小滑塊(可視為質(zhì)點(diǎn))分別靜放于車(chē)面上的正中間和右端,車(chē)頂面到水平地面的距離為1.25m,A、B與C間的動(dòng)摩擦因數(shù)為均為0.2,g取10m/s2,假定A.B與C間的最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力,不計(jì)空氣阻力,設(shè)光滑水平面無(wú)限長(zhǎng),現(xiàn)給車(chē)的右端施加一個(gè)水平向右大小為30N的持續(xù)力,試求:
(1)滑塊A離開(kāi)平板車(chē)C以前平板車(chē)C的加速度大。
(2)從C開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到A落地的時(shí)間內(nèi)A發(fā)生的水平位移的大;
(3)A落地時(shí)B滑塊距車(chē)右端的距離.

分析 (1)分析物體AB與C之間是否發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng),再對(duì)C進(jìn)行受力分析,由牛頓第二定律可求得加速度;
(2)C落地包括離開(kāi)C以及在空中的平拋運(yùn)動(dòng),求出總時(shí)間,再對(duì)C物體進(jìn)行分析求出其位移;位移A落地后,C的加速度發(fā)生變化;
(3)對(duì)B分析,求出B的位移,則可根據(jù)C的位稱(chēng)求出C距離右端的距離.

解答 解:(1)假設(shè)三者沒(méi)有相對(duì)滑動(dòng),則有整體法可知,加速度a=$\frac{30}{4+10}$=2.1m/s2;
則AB需要摩擦力f=ma=5×2.1=10.5N;而最大靜摩擦力Fm=μmg=10N;故AB在C表面上發(fā)生了相對(duì)滑動(dòng);
則對(duì)C分析可知,C水平方向受拉力、摩擦力的作用;由牛頓第二定律可知:
F-2μmg=Ma
解得:a1=$\frac{30-2×0.2×50}{4}$=2.5m/s2;
(2)由牛頓第二定律可知,A做加速度為a2=μg=0.2×10=2m/s2的勻加速運(yùn)動(dòng);
當(dāng)A的位移比C的位移小1m時(shí)A開(kāi)始下落;
則有:$\frac{1}{2}{a}_{1}{t}^{2}$-$\frac{1}{2}$a2t2=1
解得:t=2s;
2s內(nèi)C的位移x1=$\frac{1}{2}{a}_{1}{t}^{2}$=$\frac{1}{2}×2.5×4$=5m;
速度v=a1t=2.5×2=5m/s;
A離開(kāi)C后做平拋運(yùn)動(dòng),A落地的時(shí)間t1=$\sqrt{\frac{2h}{g}}$=$\sqrt{\frac{2×1.25}{10}}$=0.5s;
而在A離開(kāi)后,C的加速度a1′=$\frac{F-μmg}{M}$=$\frac{30-10}{4}$=5m/s2
運(yùn)動(dòng)位移x2=vt1+$\frac{1}{2}×{a′}_{1}{t}_{1}^{2}$=5×0.5+$\frac{1}{2}×5×0.25$=3.125m;
則總位移x=x1+x2=5+3.125=8.125m;
(3)B一直做勻加速直線運(yùn)動(dòng),2.5s內(nèi)的運(yùn)動(dòng)位移xB=$\frac{1}{2}×{a}_{2}(t+{t}_{1})^{2}$=$\frac{1}{2}×2×(2.5)^{2}$=6.25m;
則B距右端的距離為:8.125-6.25=1.875m;
答:(1)滑塊A離開(kāi)平板車(chē)C以前平板車(chē)C的加速度大小為2.5m/s2;
(2)從C開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到A落地的時(shí)間內(nèi)A發(fā)生的水平位移的大小為30.625m;
(3)A落地時(shí)B滑塊距車(chē)右端的距離為1.875m

點(diǎn)評(píng) 本題對(duì)多物體多過(guò)程的牛頓第二定律的應(yīng)用問(wèn)題,在分析中要注意明確各物體之間的關(guān)系,正確選擇研究對(duì)象,分析受力及運(yùn)動(dòng)過(guò)程,則可得出對(duì)應(yīng)的關(guān)系,即可應(yīng)用物理規(guī)律求解.

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題

13.真空中放置兩個(gè)電點(diǎn)荷,它們相互作用的靜電力大小為F,現(xiàn)將它們的電量分別減半,距離不變,則它們之間的靜電力大小是( 。
A.$\frac{F}{2}$B.2FC.4FD.$\frac{F}{4}$

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:多選題

14.下列說(shuō)法中正確的是(  )
A.質(zhì)點(diǎn)、位移都是理想化模型
B.牛頓第一定律、牛頓第二定律都可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證
C.單位m、kg、s是一組屬于國(guó)際單位制的基本單位
D.胡克認(rèn)為只有在一定的條件下,彈簧的彈力才與彈簧的形變量成正比

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:多選題

11.下列哪些現(xiàn)象是為了利用物體的離心運(yùn)動(dòng)的(  )
A.汽車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí)要限制速度
B.在修筑鐵路時(shí),轉(zhuǎn)彎處轉(zhuǎn)道的內(nèi)軌要低于外軌
C.洗衣機(jī)的脫水桶工作時(shí)
D.離心水泵工作時(shí)

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:多選題

18.如圖所示,小滑塊m以初速度v0滑上靜止在光滑水平面上的滑板M,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間m、M速度相同,在這個(gè)過(guò)程中( 。
A.滑動(dòng)摩擦力對(duì)m做負(fù)功,滑動(dòng)摩擦力對(duì)M 做正功
B.滑動(dòng)摩擦力對(duì)m做的功與滑動(dòng)摩擦力對(duì)M做的功大小相等
C.m減小的動(dòng)能等于M增加的動(dòng)能,m、M系統(tǒng)機(jī)械能守恒
D.m減小的動(dòng)能大于M增加的動(dòng)能

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:填空題

8.如圖甲所示,物體在力F作用下由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng),F(xiàn)隨物體位移的變化圖如圖乙所示,在物體移動(dòng)5m過(guò)程中,力F所做的功為多少?

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:解答題

15.如圖所示,在半徑分別為r和2r的同心圓(圓心在O點(diǎn))所形成的圓環(huán)區(qū)域內(nèi),存在垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B.在大圓邊界上A點(diǎn)有一粒子源,垂直AO向左發(fā)射一質(zhì)量為m,電荷量為+q,速度大小$\frac{qBr}{m}$的粒子.求:
(1)若粒子能進(jìn)入磁場(chǎng)發(fā)生偏轉(zhuǎn),則該粒子第一次到達(dá)磁場(chǎng)小圓邊界時(shí),粒子速度相對(duì)于初始方向偏轉(zhuǎn)的角度;
(2)若粒子每次到達(dá)磁場(chǎng)大圓邊界時(shí)都未從磁場(chǎng)中射出,那么至少經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間該粒子能夠回到出發(fā)點(diǎn)A.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:多選題

6.硅光電池是一種太陽(yáng)能電池,具有低碳環(huán)保的優(yōu)點(diǎn).如圖所示,圖線a是該電池在某光照強(qiáng)度下路端電壓U和電流I的關(guān)系圖象(電池內(nèi)阻不是常數(shù)),圖線b是某電阻R的U-I圖象.當(dāng)它們組成閉合回路時(shí),硅光電池的內(nèi)阻可表示為( 。
A.$\frac{U_1}{I_1}$B.$\frac{U_2}{I_2}$C.$\frac{U_3}{I_3}$D.$\frac{{{U_2}-{U_1}}}{I_1}$

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:解答題

7.如圖甲所示,在xOy坐標(biāo)平面的第一象限(包括x、y軸)內(nèi)存在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B0、方向垂直于xOy平面且隨時(shí)間做周期性變化的勻強(qiáng)磁場(chǎng),如圖乙所示,規(guī)定垂直xOy平面向里的磁場(chǎng)方向?yàn)檎趛軸左側(cè)有一對(duì)豎直放置的平行金屬板M、N,兩板間的電勢(shì)差為U0.一質(zhì)量為m、電量為q的帶正電粒子(重力和空氣阻力均忽略不計(jì)),從貼近M板的中點(diǎn)無(wú)初速釋放,通過(guò)N板小孔后從坐標(biāo)原點(diǎn)O以某一速度沿x軸正方向垂直射入磁場(chǎng)中,經(jīng)過(guò)一個(gè)磁場(chǎng)變化周期T0(T0未知)后到達(dá)第一象限內(nèi)的某點(diǎn)P,此時(shí)粒子的速度方向恰好沿x軸正方向.

(1)求粒子進(jìn)入磁場(chǎng)作勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)的運(yùn)動(dòng)半徑;
(2)若粒子在t=0時(shí)刻從O點(diǎn)射入磁場(chǎng)中,求粒子在P點(diǎn)縱坐標(biāo)的最大值ym及相應(yīng)的磁場(chǎng)變化周期T0的值;
(3)若在上述(2)中,第一象限內(nèi)y=ym處平行x軸放置有一屏幕,如圖甲,磁場(chǎng)變化周期為上述(2)中T0,但M、N兩板間的電勢(shì)差U可以在U0<U<9U,范圍內(nèi)變化,粒子仍在t=0時(shí)刻從O點(diǎn)射入磁場(chǎng)中,求粒子可能擊中的屏幕范圍.

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同步練習(xí)冊(cè)答案