2.在傾角θ=37°的粗糙斜面上距離斜面底端s=1m處有一質(zhì)量m=1kg的物塊,受如圖所示的水平恒力F的作用.物塊由靜止開始沿斜面下滑,到達(dá)底端時(shí)即撤去水平恒力F,物塊在水平面上滑動(dòng)一段距離后停止.已知物塊與各接觸面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ=0.2,g=10m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8.
(1)若物塊在運(yùn)動(dòng)過程中的最大速度為2m/s,則水平恒力 F的大小為多少?
(2)若改變水平恒力F的大小,可使物塊總的運(yùn)動(dòng)時(shí)間最短,則最短時(shí)間為多少?

分析 (1)物體在斜面上到達(dá)斜面底端時(shí)的速度最大為2m/s,由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求出加速度,由牛頓第二定律求的力F;
(2)利用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求出在斜面上和在水平面上的時(shí)間,由數(shù)學(xué)知識(shí)求的最小時(shí)間.

解答 解:(1)物塊到達(dá)斜面底端時(shí)速度最大,
由勻變速直線運(yùn)動(dòng)的速度位移公式得:
v2=2as,解得,加速度:a=2m/s2,
物塊在斜面上運(yùn)動(dòng)過程,由牛頓第二定律得:
mgsin θ-Fcos θ-μ(mgcos θ+Fsin θ)=ma,解得:F=2.6N.
(2)設(shè)物塊在斜面上的加速度為a,運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t1,在水平面上的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t2,
由勻變速直線運(yùn)動(dòng)的位移公式得:s=$\frac{1}{2}$at12,
到達(dá)底端時(shí)的速度:v=$\sqrt{2as}$=μgt2,
運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間:t=t1+t2=$\sqrt{\frac{2s}{a}}$+$\frac{\sqrt{2as}}{μg}$
根據(jù)基本不等式,當(dāng)a=μg=2m/s2時(shí),t有最小值:tmin=2s.
答:(1)若物塊在運(yùn)動(dòng)過程中的最大速度為2m/s,則水平恒力 F的大小為2.6N;
(2)若改變水平恒力F的大小,可使物塊總的運(yùn)動(dòng)時(shí)間最短,則最短時(shí)間為2s.

點(diǎn)評 解決本題的關(guān)鍵能夠正確地受力分析,運(yùn)用牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式以及動(dòng)能定理求解,知道加速度是聯(lián)系力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)的橋梁.

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

12.一質(zhì)量為1kg的物體從靜止開始勻加速豎直下落,經(jīng)2s落地,落地時(shí)速度大小為18m/s,若重力加速度g取10m/s2,則( 。
A.物體的重力勢能減少了200JB.物體的機(jī)械能減少了20J
C.重力對物體做功180JD.物體的動(dòng)能增加了62J

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科目:高中物理 來源: 題型:解答題

13.用如圖1所示的電路測定一電動(dòng)勢約2.8V的電池的電動(dòng)勢和內(nèi)阻,現(xiàn)有如下器材可供選用:
A.電壓表(0~3V,內(nèi)阻約5kΩ)
B.電流表(0~100mA,內(nèi)阻1Ω)
C.定值電阻R1(阻值0.2Ω)
D.定值電阻R2(阻值5.0Ω)
E.滑動(dòng)變阻器R3(阻值0~15Ω)
F.開關(guān)、導(dǎo)線若干

實(shí)驗(yàn)操作如下:
①因電流表量程太小,需要將其擴(kuò)大,應(yīng)在電流表上并聯(lián)(填“串聯(lián)”或“并聯(lián))定值電阻R1(填“R1”或“R2”).
②按步驟①的需要將定值電阻接入電路,并把滑動(dòng)變阻器阻值調(diào)到最大,閉合S,電流表指針偏角較。饾u調(diào)小滑動(dòng)變阻器阻值,電流表示數(shù)有明顯變化,但電壓表示數(shù)幾乎不變,該現(xiàn)象說明電源內(nèi)阻較。
③為了使實(shí)驗(yàn)?zāi)苷_M(jìn)行,可以將實(shí)驗(yàn)電路作適當(dāng)改進(jìn),請?jiān)趫D2虛線框中畫出改進(jìn)后的電路圖.
④用改進(jìn)后的電路進(jìn)行測量,讀出了兩組電表示數(shù):第一組數(shù)據(jù)為U1=1.34V,I1=45.0mA;第二組數(shù)據(jù)為U2=2.00V,I2=25.0mA.由此可得電池的內(nèi)阻為0.50Ω(計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字).

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科目:高中物理 來源: 題型:多選題

10.2013年12月14日,“嫦娥三號(hào)”探月衛(wèi)星在月面成功實(shí)現(xiàn)軟著陸.如圖所示,在月球橢圓軌道上的已關(guān)閉動(dòng)力的探月衛(wèi)星在月球引力作用下向月球靠近,并在B處變軌進(jìn)入半徑為r、周期為T的環(huán)月軌道運(yùn)行,后經(jīng)過多次調(diào)整,最后安全著陸.已知引力常量為G,下列理解正確的是(  )
A.圖中探月衛(wèi)星在飛向B處的過程中,加速度增大
B.探月衛(wèi)星要進(jìn)入環(huán)月軌道應(yīng)在B處減速
C.探月衛(wèi)星在接近月球表面前只受萬有引力作用,應(yīng)加速著陸
D.由題中條件可以計(jì)算出月球的質(zhì)量

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科目:高中物理 來源: 題型:多選題

17.如圖所示,質(zhì)量相等的物塊A、B疊放在光滑水平面上.兩原長相同的輕質(zhì)彈簧的一端均固定在豎直墻壁上,另一端分別與A、B相連接.設(shè)與A相連的彈簧的勁度系數(shù)為kA,與B相連的彈簧的勁度系數(shù)為kB,開始時(shí)A、B均處于靜止?fàn)顟B(tài).現(xiàn)對物塊B施加一水平向右的拉力,使A、B一起向右移動(dòng)到某一位置后再次處于靜止?fàn)顟B(tài),在移動(dòng)過程中A、B無相對滑動(dòng),彈簧處于彈性限度內(nèi),則撤去這個(gè)拉力后( 。
A.若kA=kB,則A、B間不存在摩擦力作用
B.若kA>kB,則A受到向左的摩擦力作用
C.若kA<kB,則A受到的摩擦力方向始終與彈簧對它的彈力方向相同
D.若kA<kB,則A受到的摩擦力與彈簧對它的彈力方向有時(shí)相同,有時(shí)相反

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科目:高中物理 來源: 題型:多選題

7.下列有關(guān)晶體和非晶體的說法中正確的是( 。
A.非晶體具有各向同性,單晶體和多晶體都具有各向異性
B.多晶體沒有確定的幾何形狀,但有固定的熔點(diǎn)
C.玻璃沒有確定的熔點(diǎn),也沒有規(guī)則的幾何形狀,所以玻璃是非晶體
D.同一種物質(zhì)不可能以晶體和非晶體兩種不同的形態(tài)出現(xiàn)

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科目:高中物理 來源: 題型:解答題

14.水在1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓(p0=1×105Pa)下沸騰時(shí),汽化熱L=2264J/g,這時(shí)質(zhì)量m=1g的水變?yōu)樗魵猓潴w積由V1=1.043cm3變?yōu)閂2=1676cm3,在該過程中水增加的內(nèi)能是多少?

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科目:高中物理 來源: 題型:填空題

11.在探究牛頓第二定律實(shí)驗(yàn)中采用圖1的裝置,通過改變重物的質(zhì)量,利用計(jì)算機(jī)可得滑塊運(yùn)動(dòng)的加速度a和所受拉力F的關(guān)系圖象.他們在軌道水平和傾斜的兩種情況下分別做了實(shí)驗(yàn),得到了兩條a-F圖線,如圖2所示.(g=10m/s2 )
(1)滑塊和位移傳感器發(fā)射部分的總質(zhì)量m=0.5kg;滑塊和軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.2.

(2)若在研究加速度a與小車的質(zhì)量M的關(guān)系時(shí),由于沒有注意始終滿足M>>m的條件,結(jié)果得到的圖象應(yīng)是圖3中的D

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

11.如圖所示,帶支架的平板小車沿水平面向左作直線運(yùn)動(dòng).小球A用細(xì)線懸掛于支架前端,質(zhì)量為m的物塊B始終相對于小車靜止地?cái)[放在右端.B與小車平板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ.若某時(shí)刻觀察到細(xì)線偏離豎直方向θ角,則此刻小車對物塊B產(chǎn)生的作用力的大小和方向?yàn)椋ā 。?table class="qanwser">A.mg$\sqrt{1+tan{θ}^{2}}$,斜向右上方B.mg,斜向左上方C.mgtanθ,水平向右D.mg,豎直向上

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