【題目】如圖所示為某種彈射裝置的示意圖,光滑的水平導(dǎo)軌MN高h=0.8 m,右端N處與水平傳送帶理想連接,傳送帶長(zhǎng)度L=4.0m,皮帶輪帶動(dòng)皮帶以v=3.0 m/s的速度沿順時(shí)針方向勻速傳動(dòng).三個(gè)質(zhì)量均為m=l.0kg的滑塊A、B、C置于水平導(dǎo)軌上,開始時(shí)滑塊B、C之間用細(xì)繩相連,其間有一壓縮的輕彈簧,處于靜止?fàn)顟B(tài).滑塊A以初速度vo=2.0 m/s沿B、C連線方向向B運(yùn)動(dòng),A與B碰撞后粘合在一起,碰撞時(shí)間極短,可認(rèn)為A與B碰撞過程中滑塊C的速度仍為零.因碰撞使連接B、C的細(xì)繩受擾動(dòng)而突然斷開,彈簧伸展,從而使C與A、B分離.滑塊C脫離彈簧后以速度vc=2.0 m/s滑上傳送帶,并從右端滑m落至地面上的P點(diǎn).已知滑塊C與傳送帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0. 20,重力加速度g取10 m/s2.求:
(1)P點(diǎn)到傳送帶右端的水平距離s;
(2)滑塊B、C用細(xì)繩相連時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能E。;
(3)若彈簧的壓縮情況不變,要使滑塊C總能落至P點(diǎn),則滑塊A與滑塊B碰撞前速度的最大值vm是多少?
【答案】(1)1.2m(2)1.0J(3)7.1m/s
【解析】
彈性碰撞中在滿足動(dòng)量守恒的同時(shí)還滿足機(jī)械能守恒及碰撞中的能量保持不變;本題中AB碰撞后在彈簧伸開的過程中同時(shí)滿足動(dòng)量守恒和機(jī)械能守恒。
物體滑上傳送帶后,如果物體的速度大于傳送帶的速度則物體將在摩擦力的作用下做減速運(yùn)動(dòng),減速運(yùn)動(dòng)持續(xù)到物體到達(dá)傳送帶的另一端或速度降為和傳送帶同速時(shí)止,解題時(shí)要注意判斷;如果物體的速度小于傳送帶的速度則物體將在摩擦力的作用下作勻加速運(yùn)動(dòng),加速運(yùn)動(dòng)持續(xù)到物體到達(dá)傳送帶的另一端或速度加到與傳送帶同速時(shí)止,解題時(shí)同樣要注意判斷。
(1) 滑塊C滑上傳送帶后做勻加速運(yùn)動(dòng),設(shè)滑塊C從滑上傳送帶到速度達(dá)到傳送帶的速度v所用的時(shí)間為t,加速度大小為a,在時(shí)間t內(nèi)滑塊C的位移為x。
根據(jù)牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式
μmg=ma
v=vC+at
代入數(shù)據(jù)可得 x=1.25m
∵x=1.25m<L
即滑塊C在傳送帶上先加速到傳送帶速度后再隨傳送帶勻速運(yùn)動(dòng),并從右端以v=3m/s的速度滑出做平拋運(yùn)動(dòng),則有:
解得:s=1.2m;
(2) 設(shè)A、B碰撞后的速度為v1,A、B與C分離時(shí)的速度為v2,由動(dòng)量守恒定律
mAv0=(mA+mB)v1
(mA+mB)v1=(mA+mB)v2+mCvC
AB碰撞后,彈簧伸開的過程系統(tǒng)能量守恒
代入數(shù)據(jù)可解得:EP=1.0J;
(3) 在題設(shè)條件下,若滑塊A在碰撞前速度有最大值,則碰撞后滑塊C的速度有最大值,它減速運(yùn)動(dòng)到傳送帶右端時(shí),速度應(yīng)當(dāng)恰好等于傳遞帶的速度v。設(shè)A與B碰撞后的速度為v1′,分離后A與B的速度為v2′,滑塊C的速度為vc′,
根據(jù)動(dòng)量守恒定律可得:
AB碰撞時(shí):
彈簧伸開時(shí):
在彈簧伸開的過程中,系統(tǒng)能量守恒:
∵C在傳送帶上做勻減速運(yùn)動(dòng)的末速度為v=3m/s,加速度大小為2m/s2
∴由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式解得:
代入數(shù)據(jù)聯(lián)列方程解得:。
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】在如圖所示電路中,電源內(nèi)阻不可忽略。開關(guān)S閉合后,在滑動(dòng)變阻器R2的滑動(dòng)端由a向b緩慢滑動(dòng)的過程中,( )
A.電壓表的示數(shù)增大,電流表的示數(shù)減小
B.電壓表的示數(shù)減小,電流表的示數(shù)增大
C.電源路端電壓增大
D.電容器C所帶電荷量減小
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖,用相同材料做成的質(zhì)量分別為m1、m2的兩個(gè)物體中間用一輕彈簧連接,在下列四種情況下,相同的拉力F均作用在m1上,使m1、m2作加速運(yùn)動(dòng):
①拉力水平,m1、m2在光滑的水平面上加速運(yùn)動(dòng);
②拉力水平,m1、m2在粗糙的水平面上加速運(yùn)動(dòng);
③拉力平行于傾角為的斜面,m1、m2沿光滑的斜面向上加速運(yùn)動(dòng);
④拉力平行于傾角為的斜面,m1、m2沿粗糙的斜面向上加速運(yùn)動(dòng);以L1、L2、L3、L4依次表示彈簧在四種情況下的伸長(zhǎng)量,則有( )
A. L2>L1 B. L4>L3 C. L1>L3 D. L2=L4
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖所示,水平面內(nèi)兩光滑的平行金屬導(dǎo)軌,左端與電阻R相連接,勻強(qiáng)磁場(chǎng)B豎直向下分布在導(dǎo)軌所在的空間內(nèi),質(zhì)量一定的金屬棒垂直于導(dǎo)軌并與導(dǎo)軌接觸良好.今對(duì)金屬棒施加一個(gè)水平向右的外力F,使金屬棒從a位置開始向右做初速度為零的勻加速運(yùn)動(dòng),依次通過位置b和c.若導(dǎo)軌與金屬棒的電阻不計(jì),ab與bc的距離相等,關(guān)于金屬棒在運(yùn)動(dòng)過程中的有關(guān)說法正確的是( )
A.金屬棒通過b、c兩位置時(shí),外力F的大小之比為:1:
B.金屬棒通過b、c兩位置時(shí),電阻R的電功率之比為1:2
C.從a到b和從b到c的兩個(gè)過程中,通過金屬棒橫截面的電荷量之比為1:1
D.從a到b和從b到c的兩個(gè)過程中,電阻R上產(chǎn)生的熱量之比為1:1
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】a、b兩物體從同一位置沿同一直線運(yùn)動(dòng),它們的速度圖象如圖所示,下列說法正確的是
A. 60s時(shí),物體a在物體b的前方,最終相遇一次
B. a、b加速時(shí),物體a的加速度大于物體b的加速度
C. 20s時(shí),a、b兩物體相距最遠(yuǎn)
D. 40s時(shí),a、b兩物體速度相等,相距最遠(yuǎn)為200m
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【題目】如圖所示,在水平傳帶上有三個(gè)質(zhì)量分別為m1、m2、m3的木塊1、2、3,1和2及2和3間分別用原長(zhǎng)為L,系數(shù)為k的輕彈簧連接起來,木塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ,現(xiàn)用水平細(xì)繩將木塊1固定在左邊的墻上,傳送帶按圖示方向勻速運(yùn)動(dòng),當(dāng)三個(gè)木塊達(dá)到平衡后,1、3兩木塊之間的距離是( )
A. B.
C. D.
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖所示,質(zhì)量為m的小球從距離地面高H的A點(diǎn)由靜止開始釋放,落到地面上后又陷入泥潭中,由于受到阻力作用,到達(dá)距地面深度為h的B點(diǎn)時(shí)速度減為零。不計(jì)空氣阻力,重力加速度為g。關(guān)于小球下落的整個(gè)過程,下列說法正確的有( )
A. 小球的機(jī)械能減少了mg(H+h)
B. 小球克服阻力做的功為mgh
C. 小球所受阻力的沖量大于
D. 小球動(dòng)量的改變量等于所受阻力的沖量
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】一輛汽車在平直公路上做勻加速直線運(yùn)動(dòng),在某段時(shí)間內(nèi)汽車通過的三棵有標(biāo)記的樹,第1棵與第2棵相距為為8m,用時(shí)為2s,第2棵與第3棵相距為為40m,用時(shí)為4s。試求:
(1)汽車的加速度多大?
(2)汽車通過第2棵樹的速度多大?
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖所示,有一垂直紙面、磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.5T的勻強(qiáng)磁場(chǎng),一質(zhì)量為0.2kg、足夠長(zhǎng)的絕緣木板靜止在光滑水平面上,左端無初速放置一質(zhì)量為0.1kg、帶正電荷量為0.2C的滑塊,滑塊與木板間動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5,滑塊受到的最大靜摩擦力可認(rèn)為等于滑動(dòng)摩擦力。現(xiàn)對(duì)木板施加水平向左的力F,大小恒為0.9N,g取10m/s2。則( )
A. 木板和滑塊一直做加速度為3m/s2的勻加速運(yùn)動(dòng)
B. 滑塊開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng),然后做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng),最后做勻速直線運(yùn)動(dòng)
C. 最終木板做加速度為3m/s2的勻加速運(yùn)動(dòng),滑塊做速度為10m/s的勻速運(yùn)動(dòng)
D. 最終木板做加速度為4.5m/s2的勻加速運(yùn)動(dòng),滑塊做速度為10m/s的勻速運(yùn)動(dòng)
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