14.(09·山東·24)(15分)如圖所示,某貨場而將質(zhì)量為m1=100 kg的貨物(可視為質(zhì)點(diǎn))從高處運(yùn)送至地面,為避免貨物與地面發(fā)生撞擊,現(xiàn)利用固定于地面的光滑四分之一圓軌道,使貨物中軌道頂端無初速滑下,軌道半徑R=1.8 m。地面上緊靠軌道次排放兩聲完全相同的木板A、B,長度均為l=2m,質(zhì)量均為m2=100 kg,木板上表面與軌道末端相切。貨物與木板間的動摩擦因數(shù)為1,木板與地面間的動摩擦因數(shù)=0.2。(最大靜摩擦力與滑動摩擦力大小相等,取g=10 m/s2)
(1)求貨物到達(dá)圓軌道末端時(shí)對軌道的壓力。
(2)若貨物滑上木板4時(shí),木板不動,而滑上木板B時(shí),木板B開始滑動,求1應(yīng)滿足的條件。
(3)若1=0。5,求貨物滑到木板A末端時(shí)的速度和在木板A上運(yùn)動的時(shí)間。
解析:(1)設(shè)貨物滑到圓軌道末端是的速度為,對貨物的下滑過程中根據(jù)機(jī)械能守恒定律得,①設(shè)貨物在軌道末端所受支持力的大小為,根據(jù)牛頓第二定律得,②
聯(lián)立以上兩式代入數(shù)據(jù)得③
根據(jù)牛頓第三定律,貨物到達(dá)圓軌道末端時(shí)對軌道的壓力大小為3000N,方向豎直向下。
(2)若滑上木板A時(shí),木板不動,由受力分析得④
若滑上木板B時(shí),木板B開始滑動,由受力分析得⑤
聯(lián)立④⑤式代入數(shù)據(jù)得⑥。
(3),由⑥式可知,貨物在木板A上滑動時(shí),木板不動。設(shè)貨物在木板A上做減速運(yùn)動時(shí)的加速度大小為,由牛頓第二定律得⑦
設(shè)貨物滑到木板A末端是的速度為,由運(yùn)動學(xué)公式得⑧
聯(lián)立①⑦⑧式代入數(shù)據(jù)得⑨
設(shè)在木板A上運(yùn)動的時(shí)間為t,由運(yùn)動學(xué)公式得⑩
聯(lián)立①⑦⑨⑩式代入數(shù)據(jù)得。
考點(diǎn):機(jī)械能守恒定律、牛頓第二定律、運(yùn)動學(xué)方程、受力分析
13.(09·安徽·18)在光滑的絕緣水平面上,有一個(gè)正方形的abcd,頂點(diǎn)a、c處分別固定一個(gè)正點(diǎn)電荷,電荷量相等,如圖所示。若將一個(gè)帶負(fù)電的粒子置于b點(diǎn),自由釋放,粒子將沿著對角線bd往復(fù)運(yùn)動。粒子從b點(diǎn)運(yùn)動到d點(diǎn)的過程中 ( D )
A. 先作勻加速運(yùn)動,后作勻減速運(yùn)動
B. 先從高電勢到低電勢,后從低電勢到高電勢
C. 電勢能與機(jī)械能之和先增大,后減小
D. 電勢能先減小,后增大
解析:由于負(fù)電荷受到的電場力是變力,加速度是變化的。所以A錯(cuò);由等量正電荷的電場分布知道,在兩電荷連線的中垂線O點(diǎn)的電勢最高,所以從b到a,電勢是先增大后減小,故B錯(cuò);由于只有電場力做功,所以只有電勢能與動能的相互轉(zhuǎn)化,故電勢能與機(jī)械能的和守恒,C錯(cuò);由b到O電場力做正功,電勢能減小,由O到d電場力做負(fù)功,電勢能增加,D對。
12.(09·安徽·17)為了節(jié)省能量,某商場安裝了智能化的電動扶梯。無人乘行時(shí),扶梯運(yùn)轉(zhuǎn)得很慢;有人站上扶梯時(shí),它會先慢慢加速,再勻速運(yùn)轉(zhuǎn)。一顧客乘扶梯上樓,恰好經(jīng)歷了這 兩個(gè)過程,如圖所示。那么下列說法中正確的是 ( C )
A. 顧客始終受到三個(gè)力的作用
B. 顧客始終處于超重狀態(tài)
C. 顧客對扶梯作用力的方向先指向左下方,再豎直向下
D. 顧客對扶梯作用的方向先指向右下方,再豎直向下
解析:在慢慢加速的過程中顧客受到的摩擦力水平向左,電梯對其的支持力和摩擦力的合力方向指向右上,由牛頓第三定律,它的反作用力即人對電梯的作用方向指向向左下;在勻速運(yùn)動的過程中,顧客與電梯間的摩擦力等于零,顧客對扶梯的作用僅剩下壓力,方向沿豎直向下。
11.(09·山東·22)圖示為某探究活動小組設(shè)計(jì)的節(jié)能運(yùn)動系統(tǒng)。斜面軌道傾角為30°,質(zhì)量為M的木箱與軌道的動摩擦因數(shù)為。木箱在軌道端時(shí),自動裝貨裝置將質(zhì)量為m的貨物裝入木箱,然后木箱載著貨物沿軌道無初速滑下,與輕彈簧被壓縮至最短時(shí),自動卸貨裝置立刻將貨物卸下,然后木箱恰好被彈回到軌道頂端,再重復(fù)上述過程。下列選項(xiàng)正確的是 ( BC )
A.m=M
B.m=2M
C.木箱不與彈簧接觸時(shí),上滑的加速度大于下滑的加速度
D.在木箱與貨物從頂端滑到最低點(diǎn)的過程中,減少的重力勢能全部轉(zhuǎn)化為彈簧的彈性勢能
解析:受力分析可知,下滑時(shí)加速度為,上滑時(shí)加速度為,所以C正確。設(shè)下滑的距離為l,根據(jù)能量守恒有,得m=2M。也可以根據(jù)除了重力、彈性力做功以外,還有其他力(非重力、彈性力)做的功之和等于系統(tǒng)機(jī)械能的變化量,B正確。在木箱與貨物從頂端滑到最低點(diǎn)的過程中,減少的重力勢能轉(zhuǎn)化為彈簧的彈性勢能和內(nèi)能,所以D不正確。
考點(diǎn):能量守恒定律,機(jī)械能守恒定律,牛頓第二定律,受力分析
提示:能量守恒定律的理解及應(yīng)用。
10.(09·山東·18)2008年9月25日至28日我國成功實(shí)施了“神舟”七號載入航天飛行并實(shí)現(xiàn)了航天員首次出艙。飛船先沿橢圓軌道飛行,后在遠(yuǎn)地點(diǎn)343千米處點(diǎn)火加速,由橢圓軌道變成高度為343千米的圓軌道,在此圓軌道上飛船運(yùn)行周期約為90分鐘。下列判斷正確的是 ( BC )
A.飛船變軌前后的機(jī)械能相等
B.飛船在圓軌道上時(shí)航天員出艙前后都處于失重狀態(tài)
C.飛船在此圓軌道上運(yùn)動的角度速度大于同步衛(wèi)星運(yùn)動的角速度
D.飛船變軌前通過橢圓軌道遠(yuǎn)地點(diǎn)時(shí)的加速度大于變軌后沿圓軌道運(yùn)動的加速度
解析:飛船點(diǎn)火變軌,前后的機(jī)械能不守恒,所以A不正確。飛船在圓軌道上時(shí)萬有引力來提供向心力,航天員出艙前后都處于失重狀態(tài),B正確。飛船在此圓軌道上運(yùn)動的周期90分鐘小于同步衛(wèi)星運(yùn)動的周期24小時(shí),根據(jù)可知,飛船在此圓軌道上運(yùn)動的角度速度大于同步衛(wèi)星運(yùn)動的角速度,C正確。飛船變軌前通過橢圓軌道遠(yuǎn)地點(diǎn)時(shí)只有萬有引力來提供加速度,變軌后沿圓軌道運(yùn)動也是只有萬有引力來提供加速度,所以相等,D不正確。
考點(diǎn):機(jī)械能守恒定律,完全失重,萬有引力定律
提示:若物體除了重力、彈性力做功以外,還有其他力(非重力、彈性力)不做功,且其他力做功之和不為零,則機(jī)械能不守恒。
根據(jù)萬有引力等于衛(wèi)星做圓周運(yùn)動的向心力可求衛(wèi)星的速度、周期、動能、動量等狀態(tài)量。由得,由得,由得,可求向心加速度。
9.(09·山東·17)某物體做直線運(yùn)動的v-t圖象如圖甲所示,據(jù)此判斷圖乙(F表示物體所受合力,x表示物體的位移)四個(gè)選項(xiàng)中正確的是 ( B )
解析:由圖甲可知前兩秒物體做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動,所以前兩秒受力恒定,2s-4s做正方向勻加速直線運(yùn)動,所以受力為負(fù),且恒定,4s-6s做負(fù)方向勻加速直線運(yùn)動,所以受力為負(fù),恒定,6s-8s做負(fù)方向勻減速直線運(yùn)動,所以受力為正,恒定,綜上分析B正確。
考點(diǎn):v-t圖象、牛頓第二定律
提示:在v-t圖象中傾斜的直線表示物體做勻變速直線運(yùn)動,加速度恒定,受力恒定。
速度--時(shí)間圖象特點(diǎn):
①因速度是矢量,故速度--時(shí)間圖象上只能表示物體運(yùn)動的兩個(gè)方向,t軸上方代表的“正方向”,t軸下方代表的是“負(fù)方向”,所以“速度--時(shí)間”圖象只能描述物體做“直線運(yùn)動”的情況,如果做曲線運(yùn)動,則畫不出物體的“位移--時(shí)間”圖象;
②“速度--時(shí)間”圖象沒有時(shí)間t的“負(fù)軸”,因時(shí)間沒有負(fù)值,畫圖要注意這一點(diǎn);
③“速度--時(shí)間”圖象上圖線上每一點(diǎn)的斜率代表的該點(diǎn)的加速度,斜率的大小表示加速度的大小,斜率的正負(fù)表示加速度的方向;
④“速度--時(shí)間”圖象上表示速度的圖線與時(shí)間軸所夾的“面積”表示物體的位移。
8.(09·廣東理科基礎(chǔ)·15)搬運(yùn)工人沿粗糙斜面把一個(gè)物體拉上卡車,當(dāng)力沿斜面向上,大小為F時(shí),物體的加速度為a1;若保持力的方向不變,大小變?yōu)?F時(shí),物體的加速度為a2,則 ( D )
A.a(chǎn)l=a2 B.a(chǎn)1<a2<2al C.a(chǎn)2=2a1 D.a(chǎn)2>2al
解析:當(dāng)為F時(shí)有,當(dāng)為2F時(shí)有,可知,D對。
7.(09·廣東理科基礎(chǔ)·4)建筑工人用圖所示的定滑輪裝置運(yùn)送建筑材料。質(zhì)量為70.0kg的工 人站在地面上,通過定滑輪將20.0kg的建筑材料以0.500m/s2的加速度拉升,忽略繩子和定滑輪的質(zhì)量及定滑輪的摩擦,則工人對地面的壓力大小為(g取lOm/s2) ( B )
A.510 N B.490 N C.890 N D.910 N
解析:對建筑材料進(jìn)行受力分析。根據(jù)牛頓第二定律有,得繩子的拉力大小等于
F=210N,然后再對人受力分析由平衡的知識得,得FN=490N,根據(jù)牛頓第三定律可知人對地面間的
壓力為490N.B對。
6.(09·江蘇物理·9)如圖所示,兩質(zhì)量相等的物塊A、B通過一輕質(zhì)彈簧連接,B足夠長、放置在水平面上,所有接觸面均光滑。彈簧開始時(shí)處于原長,運(yùn)動過程中始終處在彈性限度內(nèi)。在物塊A上施加一個(gè)水平恒力,A、B從靜止開始運(yùn)動到第一次速度相等的過程中,下列說法中正確的有 ( BCD )
A.當(dāng)A、B加速度相等時(shí),系統(tǒng)的機(jī)械能最大
B.當(dāng)A、B加速度相等時(shí),A、B的速度差最大
C.當(dāng)A、B的速度相等時(shí),A的速度達(dá)到最大
D.當(dāng)A、B的速度相等時(shí),彈簧的彈性勢能最大
解析:處理本題的關(guān)鍵是對物體進(jìn)行受力分析和運(yùn)動過程分析,使用圖象處理則可以使問題大大簡化。對A、B在水平方向受力分析如圖,F1為彈簧的拉力;當(dāng)加速度大小相同為a時(shí),對A有,對B有,得,在整個(gè)過程中A的合力(加速度)一直減小而B的合力(加速度)一直增大,在達(dá)到共同加速度之前A的合力(加速度)一直大于B的合力(加速度),之后A的合力(加速度)一直小于B的合力(加速度)。兩物體運(yùn)動的v-t圖象如圖,tl時(shí)刻,兩物體加速度相等,斜率相同,速度差最大,t2時(shí)刻兩物體的速度相等,A速度達(dá)到最大值,兩實(shí)線之間圍成的面積有最大值即兩物體的相對位移最大,彈簧被拉到最長;除重力和彈簧彈力外其它力對系統(tǒng)正功,系統(tǒng)機(jī)械能增加,tl時(shí)刻之后拉力依然做正功,即加速度相等時(shí),系統(tǒng)機(jī)械能并非最大值。
5.(09·廣東物理·8)某人在地面上用彈簧秤稱得體重為490N。他將彈簧秤移至電梯內(nèi)稱其體重,至時(shí)間段內(nèi),彈簧秤的示數(shù)如圖所示,電梯運(yùn)行的v-t圖可能是(取電梯向上運(yùn)動的方向?yàn)檎? ( A )
解析:由圖可知,在t0-t1時(shí)間內(nèi),彈簧秤的示數(shù)小于實(shí)際重量,則處于失重狀態(tài),此時(shí)具有向下的加速度,在t1-t2階段彈簧秤示數(shù)等于實(shí)際重量,則既不超重也不失重,在t2-t3階段,彈簧秤示數(shù)大于實(shí)際重量,則處于超重狀態(tài),具有向上的加速度,若電梯向下運(yùn)動,則t0-t1時(shí)間內(nèi)向下加速,t1-t2階段勻速運(yùn)動,t2-t3階段減速下降,A正確;BD不能實(shí)現(xiàn)人進(jìn)入電梯由靜止開始運(yùn)動,C項(xiàng)t0-t1內(nèi)超重,不符合題意。
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