【題目】如圖所示,一水平的長(zhǎng)L=2.25m的傳送帶與平板緊靠在一起,且上表面在同一水平面,皮帶以v0=4m/s勻速順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),現(xiàn)在傳送帶上左端靜止放上一質(zhì)量為m=1kg的煤塊(視為質(zhì)點(diǎn)),煤塊與傳送帶及煤塊與平板上表面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為均為μ1=0.2.經(jīng)過(guò)一段時(shí)間,煤塊被傳送到傳送帶的右端,此過(guò)程在傳送帶上留下了一段黑色痕跡,隨后煤塊在平穩(wěn)滑上右端平板上的同時(shí),在平板右側(cè)施加一個(gè)水平向右恒力F=17N,F(xiàn)作用了t0=1s時(shí)煤塊與平板速度恰相等,此時(shí)刻撤去F.最終煤塊沒(méi)有從平板上滑下,已知平板質(zhì)量M=4kg,(重力加速度為g=10m/s2),求:
(1)傳送帶上黑色痕跡的長(zhǎng)度;
(2)求平板與地面間動(dòng)摩擦因數(shù)μ2的大;
(3)平板上表面至少多長(zhǎng)(計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。
【答案】(1)3.75m;(2)0.3;(3)1.6m
【解析】
根據(jù)牛頓第二定律求出煤塊在傳送帶上發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)時(shí)的加速度,結(jié)合速度時(shí)間公式求出傳送帶達(dá)到速度v的時(shí)間以及煤塊達(dá)到該速度的時(shí)間,根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式分別求出傳送帶和煤塊的位移,從而得出黑色痕跡的長(zhǎng)度;根據(jù)牛頓第二定律求出煤塊在平板車上的加速度大小,結(jié)合速度時(shí)間公式求出共同的速度大小,從而通過(guò)速度時(shí)間公式求出平板車的加速度。對(duì)平板由牛頓第二定律列式求解動(dòng)摩擦因數(shù)μ2的大;根據(jù)牛頓第二定律求出平板車與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù),得出煤塊和平板車共速后煤塊和平板車的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,根據(jù)牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求出平板車表面的最小長(zhǎng)度。
(1)對(duì)煤塊由牛頓第二定律:μ1mg=ma1
解得: a1=2m/s2
若煤塊一直加速到右端,設(shè)到右端速度為v1得:v12=2a1L
解得:v1=3m/s
因?yàn)?/span>v1<v0,所以煤塊一直加速到右端,設(shè)需t1時(shí)間到右端得:
t1時(shí)間內(nèi)皮帶位移:s皮=v0t1=4×m=6m
△s=s皮﹣L=6﹣2.25m=3.75m
(2)煤塊滑上平板時(shí)速度 v1=3m/s a1=2m/s
兩者速度相等有:v共=v1﹣a1t0=a2t0
解得 a2=1m/s2 v共=1m/s
對(duì)平板由牛頓第二定律:F+μ1mg﹣μ2(M+m)g=Ma2
解得:μ2=0.3
(3)由于μ2>μ1,共速后煤塊將以a1勻減速到停止,而平板以a3勻減速
對(duì)平板由牛頓第二定律:μ1mg﹣μ2(M+m)g=Ma3
解得:
可得時(shí)間為:
全過(guò)程平板位移:
解得:
全過(guò)程煤塊位移:
所以板長(zhǎng) l=s煤﹣s板≈1.6m
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】(多選)如圖甲所示,一輕質(zhì)彈簧的下端固定在水平面上,上端放置一物體(物體與彈簧不連接),初始時(shí)物體處于靜止?fàn)顟B(tài).現(xiàn)用豎直向上的拉力F作用在物體上,使物體開(kāi)始向上做勻加速運(yùn)動(dòng),拉力F與物體位移x之間的關(guān)系如圖乙所示(g取10 m/s2),則下列結(jié)論正確的是( )
A. 物體與彈簧分離時(shí),彈簧處于壓縮狀態(tài)
B. 彈簧的勁度系數(shù)為500 N/m
C. 物體的質(zhì)量為3 kg
D. 物體的加速度大小為5 m/s2
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】在研究摩擦力特點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)中,將木塊放在足夠長(zhǎng)的固定的水平長(zhǎng)木板上,如圖1所示。用力沿水平方向拉木塊,拉力從0開(kāi)始逐漸增大,分別用力傳感器采集拉力和木塊所受到的摩擦力,并用計(jì)算機(jī)繪制出摩擦力Ff隨拉力F變化的圖象,如圖2所示。已知木塊質(zhì)量為0.78 kg,取g=10 m/s2,sin 37°=0.60,cos 37°=0.80。求:
(1)木塊與長(zhǎng)木板間的動(dòng)摩擦因數(shù);
(2)若木塊在與水平方向成斜向右上方的恒定拉力F作用下,以a=2.0 m/s2的加速度從靜止開(kāi)始做勻變速直線運(yùn)動(dòng),如圖3所示,則拉力F的大小應(yīng)為多大?
(3)在(2)中力作用2 s后撤去拉力F,木塊還能滑行多遠(yuǎn)?
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】三個(gè)質(zhì)點(diǎn)A、B、C均由N點(diǎn)沿不同路徑運(yùn)動(dòng)至M點(diǎn),運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示,三個(gè)質(zhì)點(diǎn)同時(shí)從N點(diǎn)出發(fā),同時(shí)達(dá)到M點(diǎn),下列說(shuō)法正確的是
A. 三個(gè)質(zhì)點(diǎn)從N點(diǎn)到M點(diǎn)的平均速度相同
B. 三個(gè)質(zhì)點(diǎn)任意時(shí)刻的速度方向都相同
C. 三個(gè)質(zhì)點(diǎn)從N點(diǎn)出發(fā)到任意時(shí)刻的平均速度都相同
D. 三個(gè)質(zhì)點(diǎn)從N點(diǎn)到M點(diǎn)的位移相同,路程不同
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】(11分)圖1為驗(yàn)證牛頓第二定律的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖。圖中打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源為50Hz的交流電源,打點(diǎn)的時(shí)間間隔用Δt表示。在小車質(zhì)量未知的情況下,某同學(xué)設(shè)計(jì)了一種方法用來(lái)研究“在外力一定的條件下,物體的加速度與其質(zhì)量間的關(guān)系”。
(1)完成下列實(shí)驗(yàn)步驟中的填空:
①平衡小車所受的阻力:小吊盤(pán)中不放物塊,調(diào)整木板右端的高度,用手輕撥小車,直到打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出一系列________的點(diǎn)。
②按住小車,在小吊盤(pán)中放入適當(dāng)質(zhì)量的物塊,在小車中放入砝碼。
③打開(kāi)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源,釋放小車,獲得帶有點(diǎn)跡的紙帶,在紙帶上標(biāo)出小車中砝碼的質(zhì)量m。
④按住小車,改變小車中砝碼的質(zhì)量,重復(fù)步驟③。
⑤在每條紙帶上清晰的部分,每5個(gè)間隔標(biāo)注一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)。測(cè)量相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)的間距s1,s2,…。求出與不同m相對(duì)應(yīng)的加速度a。
⑥以砝碼的質(zhì)量m為橫坐標(biāo),為縱坐標(biāo),在坐標(biāo)紙上做出--m關(guān)系圖線。若加速度與小車和砝碼的總質(zhì)量成反比,則與m處應(yīng)成_________關(guān)系(填“線性”或“非線性”)。
(2)完成下列填空:
(ⅰ)本實(shí)驗(yàn)中,為了保證在改變小車中砝碼的質(zhì)量時(shí),小車所受的拉力近似不變,小吊盤(pán)和盤(pán)中物塊的質(zhì)量之和應(yīng)滿足的條件是_______________________。
(ⅱ)設(shè)紙帶上三個(gè)相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)的間距為s1、s2、s3。a可用s1、s3和Δt表示為a=__________。圖2為用米尺測(cè)量某一紙帶上的s1、s3的情況,由圖可讀出s1=__________mm,s3=__________mm。由此求得加速度的大小a=__________m/s2。
(ⅲ)圖3為所得實(shí)驗(yàn)圖線的示意圖。設(shè)圖中直線的斜率為k,在縱軸上的截距為b,若牛頓定律成立,則小車受到的拉力為_(kāi)__________,小車的質(zhì)量為_(kāi)__________。
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】1930年,Earnest O. Lawrence提出了回旋加速器的理論,他設(shè)想用磁場(chǎng)使帶電粒子沿圓弧形軌道旋轉(zhuǎn),多次反復(fù)地通過(guò)高頻加速電場(chǎng),直至達(dá)到高能量。題圖甲為Earnest O. Lawrence設(shè)計(jì)的回旋加速器的示意圖。它由兩個(gè)鋁制D型金屬扁盒組成,兩個(gè)D形盒正中間開(kāi)有一條狹縫;兩個(gè)D型盒處在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中并接有高頻交變電壓。圖乙為俯視圖,在D型盒上半面中心S處有一正離子源,它發(fā)出的正離子,經(jīng)狹縫電壓加速后,進(jìn)入D型盒中。在磁場(chǎng)力的作用下運(yùn)動(dòng)半周,再經(jīng)狹縫電壓加速;為保證粒子每次經(jīng)過(guò)狹縫都被加速,應(yīng)設(shè)法使交變電壓的周期與粒子在狹縫及磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的周期一致。如此周而復(fù)始,最后到達(dá)D型盒的邊緣,獲得最大速度后被束流提取裝置提取出。已知正離子的電荷量為q,質(zhì)量為m,加速時(shí)電極間電壓大小恒為U,磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,D型盒的半徑為R,狹縫之間的距離為d。設(shè)正離子從離子源出發(fā)時(shí)的初速度為零。
(1)試計(jì)算上述正離子從離子源出發(fā)被第一次加速后進(jìn)入下半盒中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑;
(2)設(shè)該正離子在電場(chǎng)中的加速次數(shù)與回旋半周的次數(shù)相同,試推證當(dāng)R>>d時(shí),正離子在電場(chǎng)中加速的總時(shí)間相對(duì)于在D形盒中回旋的時(shí)間可忽略不計(jì)(正離子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí),不考慮磁場(chǎng)的影響)。
(3)若此回旋加速器原來(lái)加速的是α粒子(),現(xiàn)改為加速氘核(),要想使氘核獲得與α粒子相同的動(dòng)能,請(qǐng)你通過(guò)分析,提出一種簡(jiǎn)單可行的辦法。
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】下列有關(guān)近代物理內(nèi)容的敘述正確的是
A. 一束光射到某種金屬上未發(fā)生光電效應(yīng),改用波長(zhǎng)較長(zhǎng)的光照射則可能發(fā)生光電效應(yīng)
B. 氡222的半衰期為3.8天,意味著氡222經(jīng)過(guò)7.6天就完全衰變成其他元素
C. 盧瑟福粒子散射實(shí)驗(yàn)證明了原子核是由質(zhì)子和中子組成的
D. 重核裂變會(huì)放出能量,是由于中等質(zhì)量的核的比結(jié)合能比重核的大
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】一質(zhì)量為m、電阻為r的金屬桿ab,以一定的初速度v0從一光滑平行金屬導(dǎo)軌底端向上滑行,導(dǎo)軌平面與水平面成30°角,兩導(dǎo)軌上端用一電阻R相連,如圖所示,磁場(chǎng)垂直斜面向上,導(dǎo)軌的電阻不計(jì),金屬桿向上滑行到某一高度之后又返回到底端時(shí)的速度大小為v,則金屬桿在滑行的過(guò)程中,說(shuō)法不正確的是( )
A. 向上滑行的時(shí)間小于向下滑行的時(shí)間
B. 在向上滑行時(shí)電阻R上產(chǎn)生的熱量大于向下滑行時(shí)電阻R上產(chǎn)生的熱量
C. 金屬桿從開(kāi)始上滑至返回出發(fā)點(diǎn),電阻R上產(chǎn)生的熱量為m()
D. 向上滑行時(shí)與向下滑行時(shí)通過(guò)電阻R的電荷量相等
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
【題目】a、b、c三個(gè)質(zhì)點(diǎn)在一條直線上運(yùn)動(dòng),它們的位移時(shí)間圖象如圖所示,下列說(shuō)法正確的是()
A. 在時(shí)間內(nèi),三個(gè)質(zhì)點(diǎn)的平均速度相同
B. 在時(shí)刻,質(zhì)點(diǎn)c的速率最大
C. 在時(shí)間內(nèi),質(zhì)點(diǎn)a、b做單向直線運(yùn)動(dòng)
D. 在這段時(shí)間內(nèi),三個(gè)質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方向相同
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