【題目】如圖所示,質量M=2kg,長L=4.8m的木箱在水平拉力F0=66N的作用下沿水平面向右做勻加速直線運動時,箱內質量m=1kg的物塊恰好能靜止在木箱后壁上;若此物塊貼近木箱后壁放于底板上,木箱在水平拉力F=9N的作用下由靜止向右做勻加速直線運動,運動時間t后撒去拉力,則物塊恰好能運動到木箱前壁.已知木箱與水平面間的動摩擦因數(shù)μ1=0.2,物塊與木箱底板間的動摩擦因數(shù)μ2是物塊與木箱后壁間的動摩擦因數(shù)μ0的,不計木箱壁的厚度、最大摩擦力等于滑動摩擦力,物塊可視為質點,取g=10m/s2,求:
(1)物塊與木箱底板間的動摩擦因數(shù)μ2;
(2)拉力F的作用時間t;
(3)第二種情況下,整個過程中因摩擦產(chǎn)生的熱量Q。
【答案】(1)0.1(2)4s(3)72.0J
【解析】
試題分析:(1)水平拉力F0=66N拉木箱時,由牛頓第二定律得:
F0-μ1(m+M)g=(m+M)a,
求得共同的加速度:a=20m/s2,
物塊與木箱之間的作用力:N=ma0=1×18=20N,
恰好能靜止在箱的后壁,知木塊在豎直方向上受重力和滑動摩擦力平衡,即:μ0N=mg,
所以:,所以:μ2=μ0=×0.5=0.1
(2)木箱與地面之間的摩擦力:f1=μ1(m+M)g=0.2×(1+2)×10=6N,
物塊與摩擦之間的滑動摩擦力:f2=μ2mg=×1×10=1N,
由題意,當撤去拉力后,物塊相對于木箱向前運動,所以物塊受到的摩擦力的方向向后,加速度:
木箱受到地面對木箱的向后的摩擦力和物塊對木箱的向前的摩擦力,加速度:
由于木箱的加速度大于物塊的加速度,可知木箱先停止運動,當木箱停止運動后,由于物塊與木箱之間的摩擦力小于木箱與地面之間的最大靜摩擦力,所以木箱相對于地面靜止,物塊繼續(xù)在木箱內滑動,直到停止.
設撤去拉力時木箱的速度為v,則撤去拉力后木箱的位移:;
滑塊的位移:
由x2-x1=L
聯(lián)立得:v=4m/s,x1=3.2m,x2=8m
撤去拉力前木箱與物塊整體受到水平拉力和地面的摩擦力的作用,由動量定理得:(F-f1)t=(M+m)v
所以:
(3)木箱與物塊整體的加速度:
整體的位移:x3=a3t2=×1×42=8m
根據(jù)功能關系,在整個的過程中產(chǎn)生的熱量:Q=f1(x1+x3)+f2(x2-x1)
代入數(shù)據(jù)得:Q=72.0J
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【題目】一質量為m的物體A放在固定的粗糙斜面上保持靜止,現(xiàn)用水平恒力F推m,如圖所示,但物體m仍保持靜止狀態(tài),則施加F后:
A. 物體A所受的摩擦力一定減小
B. 物體A所受摩擦力的大小可能不變
C. 物體A所受的彈力一定增加
D. 物體A所受的合力一定減小
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【題目】如右圖所示,輕彈簧一端固定,另一端自由伸長時恰好到達點,將質量為(視為質點)的物體與彈簧連接,并將彈簧壓縮到由靜止釋放物體后,物體將沿水平面運動到點.若物體與水平面的摩擦力不能忽略,則關于物體運動的下列說法中正確的是( )
A. A到O速度不斷增大,O到B速度不斷減小
B. A到O速度先增大后減小,O到B速度不斷減小
C. A到O加速度減小,O到B加速度不斷增大
D. A到O加速度增大,O到B加速度不斷減小
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【題目】某同學在做雙縫干涉實驗時,安裝好實驗裝置,在光屏上卻觀察不到干涉圖 樣,這可能是由于( )
A.光束的中央軸線與遮光筒的軸線不一致,相差較大
B.濾光片、單縫、雙縫的中心在同一高度
C.單縫與雙縫不平行
D.光源發(fā)出的光太強
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【題目】關于曲線運動的速度,下列說法正確的是( )
A.速度的大小與方向可能都在時刻變化
B.速度的大小不斷變化,速度的方向不一定發(fā)生變化
C.速度的方向不斷發(fā)生變化,速度的大小也一定發(fā)生變化
D.質點在某一點的速度方向是在曲線上這一點的切線方向上
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【題目】在物理學的發(fā)展歷程中,下面哪位科學家首先建立了平均速度、瞬時速度和加速度等概念用來描述物體的運動,并首先采用了實驗檢驗猜想和假設的科學方法,把實驗和邏輯推理和諧地結合起來,從而有力地推進了人類科學的發(fā)展.( )
A.亞里士多德
B.愛因斯坦
C.伽利略
D.牛頓
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【題目】在如圖所示的電路中,電源的負極接地,其電動勢為E、內電阻為r,R1、R2為定值電阻,R3為滑動變阻器,C為電容器,A、V為理想電流表和電壓表。在滑動變阻器滑動頭P自a端向b端滑動的過程中,下列說法中正確的是( )
A. 電壓表示數(shù)變小 B. 電流表示數(shù)變小
C. 電容器C所帶電荷量減少 D. a點的電勢降低
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【題目】如圖所示,在傾角為θ=30°的足夠長的固定光滑斜面上,跨過定滑輪的輕繩一端系在小車的前端,另一端被坐在小車上的人拉住.已知人的質量為m1=70kg,小車的質量為m2=20kg,繩及滑輪的質量、滑輪與繩間的摩擦均不計,取g=10m/s2,人和車始終保持相對靜止。當人以F=270N的力拉繩時,求:
(1)人與車一起運動的加速度大小和方向;
(2)人所受摩擦力的大小和方向;
(3)某時刻人和車沿斜面向上的速度為2m/s,此時人松手,則人和車一起滑到最高點所用時間為多少?
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【題目】如圖所示,MNPQ為有界的豎直向下的勻強電場,電場強度為E,ACB為光滑固定的半圓形軌道,圓軌道半徑為R,A、B為圓水平直徑的兩個端點,ACB為圓弧。一個質量為m、電荷量為-q的帶電小球,從A點正上方高為H處由靜止釋放,并從A點沿切線進入半圓軌道。不計空氣阻力及一切能量損失,關于帶電小球的運動情況,下列說法正確的是
A.小球一定能從B點離開軌道
B.小球在AC部分可能做勻速圓周運動
C.小球再次到達C點的速度可能為零
D.當小球從B點離開時,上升的高度一定等于H
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