后红、蓝两壶所受摩擦力之比为f∶f′=ma∶ma′=5∶4,摩擦力冲量If∶If′=ft∶f′t=f∶f′=5∶4,D错误。
8.(2018·吉林省实验中学高三下学期模拟)如图,光滑水平面上放着长木板B,质量为m=2kg的木块A以速度v0=2m/s滑上原来静止的长木板B的上表面,由于A、B之间存在摩擦,之后,A、B的速度随时间变化情况如下图所示,重力加速度g=10m/s2。则下列说法正确的是( AD )
A.长木板的质量M=2kg B.A、B之间动摩擦因数为0.2 C.长木板长度至少为2m
D.A、B组成系统损失机械能为2J
[解析] 从图可以看出,A先做匀减速运动,B做匀加速运动,最后一起做匀速运动,共同速度v=1m/s,取向右为正方向,根据动量守恒定律得:mv0=(m+M)v,解得:M=m=Δv
2kg,故A正确;由图象可知,木板B匀加速运动的加速度a==1m/s2,对B,根据牛顿
Δt第二定律得μmg=Ma,解得动摩擦因数μ=0.1,故B错误;由图象可知前1s内B的位移xB=0.5m,A的位移xA=1.5m,所以木板最小长度L=xA-xB=1m,故C错误;A、B组成系统121
损失机械能ΔE=mv0-(M+m)v2=2J,故D正确。
22
二、计算题(本题共2小题,需写出完整的解题步骤)
9.(2018·河南省开封市高三下学期5月模拟)如图所示,水平光滑细杆上P点套一轻质小环,小环通过长L=0.5m的轻绳悬挂一质量不计的夹子,夹子内夹有质量m=0.5kg的物块,物块两竖直侧面与夹子间的最大静摩擦力均为fm=3N。现对物块施加F=5N的水平恒力作用,物块和小环一起沿水平方向做初速度为零的匀加速直线运动,小环碰到杆上的钉子Q时立即停止运动,物块恰要相对夹子滑动,与此同时撤去外力,一质量为0.1kg的直杆以1m/s的速度沿水平方向相向插入夹子将夹子与物块锁定(此过程时间极短)。物块可看成质点,重力加速度g=10m/s2。求:
(1)物块做匀加速运动的加速度大小a; (2)P、Q两点间的距离s; (3)物块向右摆动的最大高度h。
[解析] (1)以整体为研究对象,由牛顿第二定律得: F=ma解得:a=10m/s2
mv2
(2)环到达Q,物块刚达到最大静摩擦力,由牛顿第二定律2fm-mg=
r1
根据动能定理有Fs=mv2解得s=0.05m
2(3)直杆与物块水平方向动量守恒 mv-m0v0=(m+m0)v共
1
由动能定理:-(m+m0)gh=0-(m+m0)v2共 2联立得h=0.022m
10.(2018·山东省威海市高三下学期模拟)如图甲所示,长木板的左端固定一个表面光滑的楔形木块,右端固定一个轻质弹簧,弹簧处于自然状态时左端位于A点,且A点右侧光滑,在A点处有一个可视为质点的小物块。整个装置放在光滑的水平面上,装置的左端紧靠固定在竖直墙面上的压力传感器。给在A点的小物块一向左的初速度之后,压力传感器显示出压力随时间变化的图象如图乙所示。假设小物块从楔形木块滑到长木板上时无能量损失,已知长木板连同楔形木块的总质量M=8kg,小物块的质量m=1kg,重力加速度g=10m/s2,可能用到的数据:sin37°=0.6,sin74°=0.96。求:
(1)小物块与木板间的动摩擦因数及楔形木块的倾角数值; (2)弹簧弹性势能的最大值;
(3)小物块最终停在长木板上的位置离A点的距离。 [解析] (1)由图乙知F1=2N F2=4.8N 又μmg=F1 解得:μ=0.2 F2=mgsinθcosθ 解得:θ=37°
(2)设小物块的初速度为v0,滑上楔形木块时速度为v1,弹簧压缩最大时速度为v2,t1=0.5s,t2=1s
2v1则:t2= a1mgsinθ=ma1
由动量守恒定律:mv1=(m+M)v2
11
由能量关系:mv2=μmgL+(m+M)v212+Ep 22又v1=v0-a2t1 μmg=ma2 v+v0L=t
21解得:Ep=0.5J
11(3)mv2=μmgx+(m+M)v212 22解得:x=2m
所以最终木块停在离A点0.25m处
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