满分5 > 高中物理试题 >

如图甲所示,光滑的水平地面上固定一长为L=1.7m长木板C,板的左端有两小物块A...

如图甲所示,光滑的水平地面上固定一长为L=1.7m长木板C,板的左端有两小物块A和B,其间夹有一根长为1.0m的轻弹簧,弹簧没有形变,且与物块不相连.已知mA=mC=20kg,mB=40kg,A与木板C、B与木板C的动摩擦因数分别为μA=0.50,μB=0.25,用水平力F作用于 A,让F从零逐渐增大,并使B缓慢地向右移动了0.5m,使弹簧储存了弹性势能EO.问:
manfen5.com 满分网
(1)若弹簧的劲度系数为k=200N/m,以作用力F为纵坐标,A移动的距离为横坐标,试在图乙的坐标系中作出推力F随A位移的变化图线;
(2)求出弹簧储存的弹性势能EO的大小;
(3)当物块B缓慢地向右移动了0.5m后,保持A、B两物块间距,将其间夹有的弹簧更换,使得压缩量仍相同的新弹簧储存的弹性势能为12EO,之后同时释放三物体A、B和C,已被压缩的轻弹簧将A、B向两边弹开,哪一物块将先弹出木板C,最终C的速度是多少?
(1)先求出A与C间的摩擦力为fA=μAmAg=100N,B与C间摩擦力为fB=μBmBg=100N.力F从零逐渐增大,当增大到100N时,物块A开始向右移动压缩轻弹簧,此时B仍保持静止,弹簧的压缩量设为x,力F=fA+kx,当x=0.5m时,力F=fA+fB=200N,此时B将缓慢地向右移.B在移动0.5m的过程中,力F保持F=200N不变,弹簧压缩了0.5m,B离木板C的右端0.2m,A离木板C有左端1.0m.根据这些条件可作出力F随A位移的变化图线. (2)根据F-S图象的“面积”可求出力F在B缓慢地向右移动0.5m的过程中所做的功.根据能量守恒定律得知,推力做功等于弹簧储存的弹性势能E的大小与A克服摩擦力做功之和. (3)分析三个物体的运动状态:撤去力F之后,AB两物块给木板C的摩擦力的合力为零,木板静止不动,由动量守恒可求出AB速度之比,则可得到位移关系,判断哪个物块先 先弹出木板C.对三个物体,由能量守恒定律和动量守恒结合求解最终C的速度. 【解析】 (1)A与C间的摩擦力为:fA=μAmAg=0.5×20×10N=100N,B与C间摩擦为:fB=μBmBg=0.25×40×10N=100N, 推力F从零逐渐增大,当增大到100N时,物块A开始向右移动压缩轻弹簧(此时B仍保持静止),设压缩量为x,则力F=fA+kx, 当x=0.5m时,力F=fA+fB=200N,此时B将缓慢地向右移.B在移动0.5m的过程中,力F保持F=200N不变,弹簧压缩了0.5m,B离木板C的右端0.2m,A离木板C有左端1.0m.作出力F随A位移的变化图线如图所示. (2)在物块B移动前,力F作用于物块A,压缩弹簧使弹簧贮存了弹性势能E,物块A移动了s=0.5m,设力F做功为W,由能量守恒可得 弹簧贮存的弹性势能大小为:E=W-fAs=-100×0.5J=25J (3)撤去力F之后,AB两物块给木板C的摩擦力的合力为零,故在物块AB滑离木板C之前,C仍静止不动.物块AB整体所受外力的合力也为零,其动量守恒,可得   mAvA=mBvB 由题可知,始终vA:vB=mB:mA=2:1 当物块B在木板C上向右滑动了0.2m,物块A则向左滑动了0.4m,但A离木板C的左端还有d=0.6m.可见,物块B先滑离木板C. 并且两物体的相对位移△s=0.4m+0.2m=0.6m>0.5m(弹簧的压缩量),弹簧储存的弹性势能已全部释放,由能量守恒定律有     12E=++fA•△s 由此求出物块B滑离木板C时A物块的速度为vA=4m/s 设此后A滑离木板C时,物体A的速度vA′,木板C的速度vc′,有动量守恒定律有     mAvA=mAvA′+mCvC′  由能量守恒有fAd=-(+)有 将d=0.6m及有关数据代入上两式解得:vC′=1m/s,(vC′=3m/s,不合题意舍弃) 答:(1)推力F随A位移的变化图线如图所示; (2)弹簧储存的弹性势能E的大小为25J; (3)最终C的速度是1m/s.
复制答案
考点分析:
相关试题推荐
如图所示,ab和cd是固定在同一水平面内的足够长平行金属导轨,ae和cf是平行的足够长倾斜导轨,整个装置放在竖直向上的匀强磁场中.在水平导轨上有与导轨垂直的导体棒1,在倾斜导轨上有与导轨垂直且水平的导体棒2,两棒与导轨间接触良好,构成一个闭合回路.已知磁场的磁感应强度为B,导轨间距为L,倾斜导轨与水平面夹角为θ,导体棒1和2质量均为m,电阻均为R.不计导轨电阻和一切摩擦.现用一水平恒力F作用在棒1上,从静止开始拉动棒1,同时由静止开始释放棒2,经过一段时间,两棒最终匀速运动.忽略感应电流之间的作用,试求:
(1)水平拉力F的大小;
(2)棒1最终匀速运动的速度v1的大小.

manfen5.com 满分网 查看答案
如图所示,MN、PQ是平行金属板,板长为L,两板间距离为d,PQ带正电,MN板带负电,在PQ板的上方有垂直纸面向里的匀强磁场.一个电荷量为q、质量为m的带负电粒子以速度v从MN板边缘沿平行于板的方向射入两板间,结果粒子恰好从PQ板左边缘飞进磁场,然后又恰好从PQ板的右边缘飞进电场.不计粒子重力.试求:
(1)两金属板间所加电压U的大小;
(2)匀强磁场的磁感应强度B的大小;
(3)在图中正确画出粒子再次进入电场中的运动轨迹,并标出粒子再次从电场中飞出的速度方向.

manfen5.com 满分网 查看答案
manfen5.com 满分网如图所示,M是水平放置的半径足够大的圆盘,绕过圆心的竖直轴OO′匀速转动,以经过O水平向右的方向作为x轴的正方向.在圆心O正上方距盘面高为h处有一个正在间断滴水的容器,在t=0时刻开始随传送带沿与x轴平行的方向做匀速直线运动,速度大小为v.己知容器在t=0时滴下第一滴水,以后每当前一滴水刚好落到盘面上时再滴一滴水,问:
(1)每一滴水经多长时间滴落到盘面上?
(2)要使每一滴水在盘面上的落点都位于一条直线上,圆盘转动的最小角速度ω.
(3)第二滴水与第三滴水在盘面上的落点间的最大距离s.
查看答案
在一次“模拟微重力环境”的实验中,实验人员乘座实验飞艇到达6000m的高空,然后让其由静止下落,下落过程中飞艇所受空气阻力为其重力的0.04倍,实验人员可以在飞艇内进行微重力影响的实验,当飞船下落到距地面的高度为3000m时,开始做匀减速运动,以保证飞艇离地面的高度不得低于500m,重力加速度g恒取10m/s2.试计算:
(1)飞艇加速下落的时间
(2)飞艇匀减速运动时的加速度不得小于多少?
查看答案
从地面竖直上抛一物体,上抛初速度v=20m/s,物体上升的最大高度H=16m,设物体在整个运动过程中所受的空气阻力大小不变,以地面为重力势能零点,g取10m/s2,问物体在整个运动过程中离地面多高处其动能与重力势能相等?(保留2位有效数字)
某同学的解答如下:
设物体上升至h高处动能与重力势能相等manfen5.com 满分网mv2=mgh  ①
上升至h处由动能定理-mgh-Ffh=manfen5.com 满分网mv2-manfen5.com 满分网mv2
上升至最高点H处由动能定理-mgh-Ffh=0-manfen5.com 满分网mv2
联立以上三式,并代入数据解得h=8.9m处动能与重力势能相等.
经检查,计算无误.该同学所得结论是否有不完善之处?若有请予以补充.
查看答案
试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

Copyright @ 2008-2019 满分5 学习网 ManFen5.COM. All Rights Reserved.