【題目】質(zhì)量為的小滑塊(可視為質(zhì)點(diǎn))放在質(zhì)量為的木板的右端,木板上表面光滑,木板與地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為,木板長(zhǎng)。開始時(shí)兩者都處于靜止?fàn)顟B(tài),現(xiàn)對(duì)木板施加水平向右的恒力,如圖所示,經(jīng)一段時(shí)間后撤去,小滑塊始終在木板上。取。
(1).求撤去外力前后木板的加速度的大小和方向;
(2).設(shè)經(jīng)過時(shí)間撤去外力,試畫出木板從開始運(yùn)動(dòng)到停止過程中的速度一時(shí)間圖象;
(3).求水平恒力作用的最長(zhǎng)時(shí)間。
(4).變式:若小滑塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為,地面光滑,水平恒力作用的最長(zhǎng)時(shí)間是多少?
【答案】(1)撤力前: ,方向向右 ;撤力后: ,方向向左。
(2)(3);(4)
【解析】
根據(jù)牛頓第二定律列出撤去外力之前和撤去之后的方程,聯(lián)立即可解得撤去外力前后木板的加速度的大小和方向;由于減速過程加速度的大小為加速過程的兩倍,所以加速時(shí)間為t1,則再經(jīng)t1/2,木板的速度就減小為零,即可做出速度—時(shí)間圖象;木板先加速后減速運(yùn)動(dòng),設(shè)加速過程的位移為,加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為,減速過程的位移為,減速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為,結(jié)合位移間的關(guān)系即可求出力作用的最長(zhǎng)時(shí)間;撤力前木板和小滑塊都做加速運(yùn)動(dòng),且木板的加速度較大,所以撤力時(shí)木板的速度較大。撤去外力后由于木板速度較大,所以小滑塊繼續(xù)做加速運(yùn)動(dòng),而木板做減速運(yùn)動(dòng)。根據(jù)牛頓第二定律、運(yùn)動(dòng)學(xué)公式和位移間的關(guān)系即可求出水平恒力作用的最長(zhǎng)時(shí)間。
(1)由牛頓第二定律得,撤去外力之前:
代入數(shù)據(jù)解得: 方向向右
撤力后:
代入數(shù)據(jù)解得: 方向向左
(2)由于減速過程加速度的大小為加速過程的兩倍,所以加速時(shí)間為,則再經(jīng),木板的速度就減小為零。其速度—時(shí)間圖象如圖所示:
(3)木板先加速后減速運(yùn)動(dòng),設(shè)加速過程的位移為,加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為,減速過程的位移為,減速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為。
由運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律有
小滑塊始終在木板上應(yīng)滿足
又
由以上各式可解得,即力作用的最長(zhǎng)時(shí)間為
(4)撤力前木板和小滑塊都做加速運(yùn)動(dòng),且木板的加速度較大,所以撤力時(shí)木板的速度較大。撤去外力后由于木板速度較大,所以小滑塊繼續(xù)做加速運(yùn)動(dòng),而木板做減速運(yùn)動(dòng)。設(shè)木板加速過程的位移為,加速度大小為,加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為,減速過程的位移為,加速度大小為,減速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為;整個(gè)過程中小滑塊運(yùn)動(dòng)的加速度為
由牛頓第二定律得:
解得:
撤力前:
解得:
撤力后:
解得:
撤力時(shí)刻,木板的速度:,
運(yùn)動(dòng)的位移:
最終木板的速度為
減速運(yùn)動(dòng)過程中木板的位移:
最終小滑塊的速度為:
全過程中小滑塊運(yùn)動(dòng)的位移為:,
小滑塊始終在木板上,應(yīng)滿足:
又
由以上各式可解得,即力作用的最長(zhǎng)時(shí)間為。
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】某同學(xué)準(zhǔn)備自己動(dòng)手制作一個(gè)歐姆表,可以選擇的器材如下:
①電池E(電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻均未知)
②表頭G(刻度清晰,但刻度值不清晰,量程Ig未知,內(nèi)阻未知)
③電壓表V(量程為1.5V,內(nèi)阻Rv=1000Ω)
④滑動(dòng)變阻器R1(0~10Ω)
⑤電阻箱R2(0~1000Ω)
⑥開關(guān)一個(gè),理想導(dǎo)線若干
(1)為測(cè)量表頭G的量程,該同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖甲所示電路。圖中電源即電池E. 閉合開關(guān),調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R1滑片至中間位置附近某處,并將電阻箱阻值調(diào)到40Ω時(shí),表頭恰好滿偏,此時(shí)電壓表V的示數(shù)為1.5V;將電阻箱阻值調(diào)到115Ω,微調(diào)滑動(dòng)變阻器R1滑片位置,使電壓表V示數(shù)仍為1.5V,發(fā)現(xiàn)此時(shí)表頭G的指針指在如圖乙所示位置,由以上數(shù)據(jù)可得表頭G的內(nèi)阻Rg=______Ω,表頭G的量程Ig=_____mA.
(2)該同學(xué)接著用上述器材測(cè)量該電池E的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻,測(cè)量電路如圖丙所示,電阻箱R2的阻值始終調(diào)節(jié)為1000Ω:圖丁為測(cè)出多組數(shù)據(jù)后得到的圖線(U為電壓表V的示數(shù),I為表頭G的示數(shù)),則根據(jù)電路圖及圖線可以得到被測(cè)電池的電動(dòng)勢(shì)E=______V,內(nèi)阻r=______.(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)
(3)該同學(xué)用所提供器材中的電池E、表頭G及滑動(dòng)變阻器制作成了一個(gè)歐姆表,利用以上(1)、(2)問所測(cè)定的數(shù)據(jù),可知表頭正中央刻度為____.
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】某同學(xué)研究帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng),得到電子由a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示,圖中的平行實(shí)線可能是電場(chǎng)線,也可能是等勢(shì)面,下列說法中正確的是( 。
A. 不論圖中實(shí)線是電場(chǎng)線還是等勢(shì)面,a點(diǎn)的電勢(shì)都比b點(diǎn)低
B. 不論圖中實(shí)線是電場(chǎng)線還是等勢(shì)面,a點(diǎn)的電場(chǎng)都比b點(diǎn)的大
C. 如果圖中實(shí)線是電場(chǎng)線,電子在a點(diǎn)的動(dòng)能較小
D. 如果圖中實(shí)線是等勢(shì)面,電子在a點(diǎn)的動(dòng)能較小
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】關(guān)于通電直導(dǎo)線在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中所受的安培力,下列說法正確的是
A. 安培力的方向可以不垂直于直導(dǎo)線
B. 安培力的方向總是垂直于磁場(chǎng)的方向
C. 安培力的的大小與通電直導(dǎo)線和磁場(chǎng)方向的夾角無關(guān)
D. 將直導(dǎo)線從中點(diǎn)折成直角,安培力的大小一定變?yōu)樵瓉淼囊话?/span>
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】一臺(tái)發(fā)電機(jī)最大輸出功率為4000kW,電壓為4000V,經(jīng)變壓器T1升壓后向遠(yuǎn)方輸電。輸電線路總電阻R=1k 。到目的地經(jīng)變壓器T2降壓,負(fù)載為多個(gè)正常發(fā)光的燈泡(220V、60W)。若在輸電線路上消耗的功率為發(fā)電機(jī)輸出功率的10%,變壓器T1和T2的耗損可忽略,發(fā)電機(jī)處于滿負(fù)荷工作狀態(tài),則( )
A. T1原、副線圈電流分別為103A和20A
B. T2原、副線圈電壓分別為和220V
C. T1和T2的變壓比分別為1:50和40:1
D. 有盞燈泡(220V、60W)正常發(fā)光
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖所示,兩足夠長(zhǎng)的光滑金屬導(dǎo)軌豎直放置,相距為L, 一理想電流表與兩導(dǎo)軌相連,勻強(qiáng)磁場(chǎng)與導(dǎo)軌平面垂直。一質(zhì)量為m、有效電阻為R的導(dǎo)體棒在距磁場(chǎng)上邊界h處?kù)o止釋放。導(dǎo)體棒進(jìn)入磁場(chǎng)后,流經(jīng)電流表的電流逐漸減小,最終穩(wěn)定為I。整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中,導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌接觸良好,且始終保持水平,不計(jì)導(dǎo)軌的電阻。求:
(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小B;
(2)電流穩(wěn)定后,導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)速度的大小v;
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】某課外小組利用豎直上拋運(yùn)動(dòng)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。
甲 乙
(1)某同學(xué)利用游標(biāo)卡尺測(cè)量小球的直徑,讀數(shù)如圖甲所示,小球的直徑d =_____cm.
(2)如圖乙所示的彈射裝置將小球豎直上拋,先后經(jīng)過光電門A、B,計(jì)時(shí)裝置測(cè)出通過A和B的時(shí)間分別為tA和tB,用刻度尺測(cè)出光電門A、B間距離h,已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣却笮?/span>g,則只需要驗(yàn)證等量關(guān)系式___________成立,就可說明在誤差允許范圍內(nèi)小球機(jī)械能守恒(用所測(cè)物理量符號(hào)表示)。
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】利用圖示裝置可以做多個(gè)力學(xué)實(shí)驗(yàn)。
(1)用此裝置探究“加速度與質(zhì)量的關(guān)系”時(shí),改變小車質(zhì)量后,_______(填“需要”或“不需要重新平衡摩擦阻力;
在驗(yàn)證“質(zhì)量一定,加速度a與合外力F的關(guān)系”時(shí),某學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出了如圖所示的a-F圖象,其中圖線不過原點(diǎn)的原因是_______,圖線在末端彎曲的原因是_______。
(2)用此裝置“研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)”時(shí),_______(填“需要”或“不需要”平衡小車和木板間的摩擦阻力;
(3)用此裝置探究“功與速度變化的關(guān)系”,不掛鉤碼平衡摩擦力時(shí),小車后面_______(填“需要”或“不需要”)固定紙帶;
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科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】圖甲為小型旋轉(zhuǎn)電樞式交流發(fā)電機(jī)原理圖,其矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的固定軸OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng),線圈的匝數(shù)n=100,電阻r=10Ω,線圈的兩端經(jīng)集流環(huán)與電阻R連接,電阻R=90 Ω,與R并聯(lián)的交流電壓表為理想電表,在t=0時(shí)刻,線圈平面與磁場(chǎng)方向平行,穿過每匝線圈的磁通量Φ隨時(shí)間t按圖乙所示正弦規(guī)律變化.求:
(1)該發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)的角速度;
(2)交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)的最大值;
(3)電路中交流電壓表的示數(shù).
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