如甲圖所示,水平光滑地面上用兩顆釘子(質(zhì)量忽略不計(jì))固定停放著一輛質(zhì)量為M=3kg的小車,小車的四分之一圓弧軌道是光滑的,半徑為R=0.5m,在最低點(diǎn)B與水平軌道BC相切,視為質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量為m=1kg的物塊從A點(diǎn)正上方距A點(diǎn)高為h=0.3m處無初速下落,恰好落入小車圓弧軌道滑動(dòng),然后沿水平軌道滑行恰好停在軌道末端C。
現(xiàn)去掉釘子(水平面依然光滑未被破壞)不固定小車,而讓其左側(cè)靠在豎直墻壁上,該物塊仍從原高度處無初速下落,如乙圖所示。
不考慮空氣阻力和物塊落入圓弧軌道時(shí)的能量損失,已知物塊與水平軌道BC間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=0.2

求:(1)水平軌道BC長度;
(2)小車固定時(shí)物塊到達(dá)圓弧軌道最低點(diǎn)B時(shí)對(duì)軌道的壓力;
(3)小車不固定時(shí)物塊再次停在小車上時(shí)距小車B點(diǎn)的距離;
(4)兩種情況下由于摩擦系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量之比。
(1)4m   (2)42N  (3)3m  (4)4:3

試題分析:(1)根據(jù)動(dòng)能定理可得,解得。
(2)物塊到達(dá)B點(diǎn)的速度為,
根據(jù)機(jī)械能守恒有,
解得
在B點(diǎn),合外力等于向心力,即
解得,根據(jù)牛頓第三定律可得小車固定時(shí)物塊到達(dá)圓弧軌道最低點(diǎn)B時(shí)對(duì)軌道的壓力為42N。
(3)到達(dá)B點(diǎn)前小車不動(dòng),系統(tǒng)當(dāng)物塊到達(dá)B點(diǎn)以后的運(yùn)動(dòng)動(dòng)量守恒,最終二者速度相同
所以解得
此過程中物塊的加速度大小
小車的加速度大小
速度相等時(shí)物塊的位移由,解得
速度相等時(shí)小車的位移由,解得
小車不固定時(shí)物塊再次停在小車上時(shí)距小車B點(diǎn)的距離
(4)小車固定時(shí)摩擦系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量,小車不固定時(shí)摩擦系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量,所以
點(diǎn)評(píng):本題(3)還可以根據(jù)系統(tǒng)損失的機(jī)械能等于系統(tǒng)產(chǎn)生的熱來計(jì)算小車不固定時(shí)物塊再次停在小車上時(shí)距小車B點(diǎn)的距離,即。
練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

絕緣水平面上固定一正電荷Q,另一質(zhì)量為m、電荷量為-q的滑塊從a點(diǎn)以初速度vo沿水平面向Q運(yùn)動(dòng),到達(dá)b點(diǎn)時(shí)速度為零。已知a、b距離為s,滑塊與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為,重力加速度為g,以下判斷正確的是
A.滑塊在運(yùn)動(dòng)過程中所受Q的靜電引力先小于滑動(dòng)摩擦力,后大于滑動(dòng)摩擦力
B.滑塊在運(yùn)動(dòng)過程的中間時(shí)刻,瞬時(shí)速度的大小等于
C.此過程中產(chǎn)生的內(nèi)能為
D.a(chǎn)、b兩點(diǎn)間電勢(shì)差的大小為

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

質(zhì)量為m的跳水運(yùn)動(dòng)員,從離水面高h(yuǎn)的跳臺(tái)上以速度v1斜向上跳起,跳起的最大高度為H(離跳臺(tái)),最后又以速度v2進(jìn)入水池中,不計(jì)空氣阻力,則運(yùn)動(dòng)員起跳時(shí)所做的功是
A.mg(H+h)B.
C.+mghD.+mgh

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木塊長為L,靜止在光滑的水平桌面上,有A、B兩顆規(guī)格不同的子彈以速度相反的VA、VB同時(shí)射向木塊,A、B在木塊中嵌入的深度分別為dA、dB,且dA>dB,(dA+dB)<L,木塊一直保持靜止,如圖所示,則由此判斷子彈A、B在射入前:

A.速度
B.子彈A的動(dòng)能等于子彈B的動(dòng)能
C.子彈A的動(dòng)量大小大于子彈B的動(dòng)量大小
D.子彈A的動(dòng)量大小等于子彈B的動(dòng)量大小

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質(zhì)量m=1 kg的物體,在水平拉力F的作用下(拉力F大小恒定,方向與物體初速度方向相同),沿粗糙水平面運(yùn)動(dòng),經(jīng)過一段位移后拉力F停止作用,物體最終停下。運(yùn)動(dòng)過程中物體的動(dòng)能-位移圖線如圖所示.(g取10 m/s2)求:

(1)物體的初速度多大?
(2)物體和平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為多大?
(3)拉力F的大。

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

將質(zhì)量為1kg的物體以20m/s的速度豎直向上拋出。當(dāng)物體落回原處的速率為16m/s。在此過程中物體克服阻力所做的功大小為(    )
A.200JB.128JC.72JD.0J

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如圖所示,一長為l、質(zhì)量為M的絕緣板靜止在光滑水平面上,板的中點(diǎn)有一個(gè)質(zhì)量為m的小物塊,它帶有電荷量為q的正電荷。在絕緣板右側(cè)有一磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁場(chǎng)的寬度也為l。在水平恒力F的作用下絕緣板與物塊一起向右運(yùn)動(dòng)。物塊進(jìn)入磁場(chǎng)前與絕緣板相對(duì)靜止,進(jìn)入后與 絕緣板產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng),當(dāng)物塊運(yùn)動(dòng)到磁場(chǎng)的右邊界時(shí),恰好位于絕緣板的左端,此時(shí)物塊與板間的摩擦力剛好減為零,已知物塊經(jīng)過磁場(chǎng)所用的時(shí)間為t。求:

(1)物塊進(jìn)入磁場(chǎng)左邊界時(shí)的速度大。
(2)物塊到達(dá)磁場(chǎng)右邊界時(shí)的速度大。
(3)絕緣板完全穿出磁場(chǎng)時(shí)的速度大小。

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如下圖所示,光滑平面上,一物塊以速度v向右作勻速直線運(yùn)動(dòng),當(dāng)物塊運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)時(shí),對(duì)它施加一水平向左的恒力。過一段時(shí)間,物塊反向通過P點(diǎn),則物塊第二次通過P點(diǎn)時(shí)的速率
A.大于VB.小于vC.等于vD.無法確定

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靜止在地面上的一小物體,在豎直向上的拉力作用下開始運(yùn)動(dòng),在向上運(yùn)動(dòng)的過程中,物體的機(jī)械能與位移的關(guān)系圖象如圖所示,其中0~s1過程的圖線是曲線,s1~s2過程的圖線為平行于橫軸的直線。關(guān)于物體上升過程(不計(jì)空氣阻力)的下列說法正確的是
A.0~s1過程中物體所受的拉力是變力,且不斷減小
B.s1~s2過程中物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)
C.0~s2過程中物體的動(dòng)能越來越大
D.s1 ~s2過程中物體的加速度等于當(dāng)?shù)刂亓铀俣?/td>

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