在如圖所示的豎直平面內(nèi),物體A和帶正電的物體B用跨過定滑輪的絕緣輕繩連接,分別靜止于傾角θ=37°的光滑斜面上的M點(diǎn)和粗糙絕緣水平面上,輕繩與對(duì)應(yīng)平面平行.勁度系數(shù)k=5 N/m的輕彈簧一端固定在O點(diǎn),一端用另一輕繩穿過固定的光滑小環(huán)D與A相連,彈簧處于原長,輕繩恰好拉直,DM垂直于斜面.水平面處于場(chǎng)強(qiáng)E=5×104 N/C、方向水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)中.已知A、B的質(zhì)量分別為mA=0.1 kg和mB=0.2 kg,B所帶電荷量q=+4×10-6 C.設(shè)兩物體均視為質(zhì)點(diǎn),不計(jì)滑輪質(zhì)量和摩擦,繩不可伸長,彈簧始終在彈性限度內(nèi),B電荷量不變.取g=10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8.
(1)求B所受靜摩擦力的大。
(2)現(xiàn)對(duì)A施加沿斜面向下的拉力F,使A以加速度a=0.6 m/s2開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng).A從M到N的過程中,B的電勢(shì)能增加了ΔEp=0.06 J.已知DN沿豎直方向,B與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.4.求A到達(dá)N點(diǎn)時(shí)拉力F的瞬時(shí)功率.
(1)0.4 N (2) 0.258 W
【解析】A、B處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí),對(duì)于A、B根據(jù)共點(diǎn)力的平衡條件解決問題;當(dāng)A、B做勻加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí),根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式、牛頓第二定律和功能關(guān)系解決問題.
(1)F作用之前,A、B處于靜止?fàn)顟B(tài).設(shè)B所受靜摩擦力大小為Ff0,A、B間繩中張力為FT0,有
對(duì)A:FT0=mAgsin θ????????????? ①
對(duì)B:FT0=qE+Ff0????????????? ②
聯(lián)立①②式,代入數(shù)據(jù)解得Ff0=0.4 N.③
(2)物體A從M點(diǎn)到N點(diǎn)的過程中,A、B兩物體的位移均為x,A、B間繩子張力為FT,有
qEx=ΔEp????????????? ④
FT-μmBg-qE=mBa????????????? ⑤
設(shè)A在N點(diǎn)時(shí)速度為v,受彈簧拉力為F彈,彈簧的伸長量為Δx,有
v2=2ax????????????? ⑥
F彈=k·Δx????????????? ⑦
F+mAgsin θ-F彈sin θ-FT=mAa????????????? ⑧
由幾何關(guān)系知Δx=????????????? ⑨
設(shè)拉力F的瞬時(shí)功率為P,有P=Fv⑩
聯(lián)立④~⑩式,代入數(shù)據(jù)解得
P=0.528 W.
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科目:高中物理 來源: 題型:
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在如圖所示的豎直平面內(nèi),物體A和帶正電的物體B用跨過定滑輪的絕緣輕繩連接,分別靜止于傾角θ=370的光滑斜面上的M點(diǎn)和粗糙絕緣水平面上,輕繩與對(duì)應(yīng)平面平行。勁度系數(shù)k=5N/m的輕彈簧一端固定在O點(diǎn),一端用另一輕繩穿過固定的光滑小環(huán)D與A相連,彈簧處于原長,輕繩恰好拉直,DM垂直于斜面。水平面處于場(chǎng)強(qiáng)E=5×104N/C、方向水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)中。已知A、B的質(zhì)量分別為mA =0. lkg和mB =0. 2kg,B所帶電荷量q=+4 ×l0-6C。設(shè)兩物體均視為質(zhì)點(diǎn),不計(jì)滑輪質(zhì)量和摩擦,繩不可伸長,彈簧始終在彈性限度內(nèi),B電量不變。取g= l0m/s2,sin370 =0.6,cos370 =0.8。
(1)求B所受靜摩擦力的大。
(2)現(xiàn)對(duì)A施加沿斜面向下的拉力F,使A以加速度a=0.6m/s2開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)。A從M到N的過程中,B的電勢(shì)能增加了△Ep=0.06J。已知DN沿豎直方向,B與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.4。求A到達(dá)N點(diǎn)時(shí)拉力F的瞬時(shí)功率。
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科目:高中物理 來源:2013年四川省高考物理試卷(解析版) 題型:解答題
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