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(1)使木块A竖直向上做匀加速运动的过程中,力F的最大值是多少?
(2)若木块A竖直向上做匀加速运动,直到A、B分离的过程中,弹簧的弹性势能减小了1.28J,则在这个过程中,力F对木块做的功是多少? 【答案】(1)【解析】
试题分析:(1)当F=0(即不加竖直向上F力时),设A、B叠放在弹簧上处于平衡时弹簧的压缩量为x,有
解得:
当
时,对B研究,受有重力、弹簧的弹力
以木块A为研究对象进行受力分析,在重力、B对A的支持力和拉力作用下做匀加速运动,由牛顿第二定律得: 于是可知,当时,AB有共同加速度,欲使木块A由静止开始以2m/s2的加速度竖直向上做匀加速运动,随减小,减小,逐渐增大,当时,F有最大值,于是
(2)
和A对B的压力
,根据牛顿第二定律有
(2)由(1)知当
时,A、B开始分离,由
知,此时,弹簧压缩量为
设A、B开始分离时共同速度为v,由运动学公式得:由题知,此过程弹性势能减少了设F力功
,对这一过程应用动能定理得
解得:
代入数据解得:
考点:本题考查动能定理、牛顿第二定律和匀变速运动规律,意在考查考生对物理过程、状态的综合分析能力。
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18.如图所示,质量m=0.2kg的小物体,从光滑曲面上高度H=0.8m处释放,到达底端时水平进入轴心距离L=6m的水平传送带,传送带可由一电机驱使逆时针转动。已知物体与传送带间的动摩擦因数(取g=10m/s2)。
(1)求物体到达曲面底端时的速度大小?
(2)若电机不开启,传送带不转动,则物体滑离传送带右端的速度大小和在传送带上所用时间分别为多少?
(3)若开启电机,传送带以速率5m/s逆时针转动,则物体在传送带上滑动的过程中产生多少热量?
【答案】(1)4m/s(2)【解析】
试题分析:(1)物体从曲面上下滑时机械能守恒,有解得物体滑到底端时的速度
(2分)
(3)3.2J
(2)设水平向右为正方向,物体滑上传送带后向右做匀减速运动,期间物体的加速度大小和方向都不变,加速度为物体滑离传送带右端时速度为v1
(1分)
由
得,
(2分)
(1分)
(3)以地面为参考系,则滑上逆时针转动的传送带后,物体向右做匀减速运动.由以上计算可知,期间物体的加速度大小和方向都不变,所以到达右端时速度大小为2m/s,所用时间为2s,最后将从右端滑离传送带。此段时间内, 物体向右运动位移大小显然为6m 皮带向左运动的位移大小为物体相对于传送带滑行的距离为物体与传送带相对滑动期间产生的热量为
(2分)
(2分)
考点:机械能守恒定律;匀变速直线运动的速度与位移的关系;牛顿第二定律.
点评:传送带类题目要注意分析产生的热量即为摩擦力与相对位移间的乘积,再由能量守恒即可求得总能量,要注意分析能量间的相互转化.
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19.在一次消防演习中,质量为60kg的消防员欲到达距离楼顶l=40m处的房间。如图所示,他沿一条竖直悬垂的轻绳从静止开始匀加速下滑下滑时受到的摩擦力f大小为300N, 当他滑到该房间的窗户A处时,突然停止下滑,同时用脚踢开窗户,自己反弹了一下,然后进入窗内。(取g=10m/s2),求
(1)消防员沿绳子下滑时的加速度?
(2)消防员从开始下滑到刚进入窗内共用了多长时间?
【答案】(1)消防员下滑的加速度为a,依据牛顿第二定律
(2分)
(2)消防员沿绳子下滑的时间为,由运动学公式
(1分)
(1分)
(1分)
单摆的周期为T,
消防员摆动的时间为 消防员运动的总时间为 【解析】略
)频闪照相是研究物理过程的重要手段,如图是某同学研究小滑块从光滑水平面滑上粗糙斜面并向上滑动时的频闪照片.已知斜面足够长,倾角α=370,闪光频率10Hz.经测量换算获得实景数据:sl=s2=40cm,s3=35cm,s4=25cm,s5=15cm,取g=l0m/s2,sin370=0.6,cos370=0.8.设滑块通过平面与斜面连接处时没有能量损失,求:
20.滑块与斜面间的动摩擦因数μ;
21.滑块从滑上斜面到返回斜面底端所用的时间. 【答案】
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20.0.5 21.1.29 【解析】
评卷人 得 分 五、简答题
22.如图所示,滑轮和绳的质量及摩擦不计,用力开始提升原来静止的质量为体,使物体以大小为的加速度匀加速上升.(取).
的物
求:(1)拉力的大小; (2)前内力做的功;
(3)前内物体重力势能的变化量.
【答案】(1)60N(2)1080J(3)900J;增加 【解析】(1)由牛顿第二定律:
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