如图所示,质量M=10kg的长木板静止在水平地面上,某时刻开始在长木板右端施加F=20N向右的水平拉力,t=4s时,在长木板右端轻轻地放上一个质量为m=2kg的小物块,已知小物块与长木板间的动摩擦因数,长木板与水平地面间的动摩擦因数,长木板足够长,取g=10m/s2。
(1)放上小物块后,求小物块、长木板的加速度大小;
(2)求两者达到相同的速度需要的时间及共同速度的大小;
(3)为了使小物块不从长木板上滑落,长木板至少需要的长度。
质量为m=4kg的风车,在与水平面成θ=37°角的斜向上拉力F=40N的恒力作用下沿粗糙水平面运动,风车所受的空气阻力不能忽略,其大小与速度大小成正比,比例系数k未知。今测得风车运动的v-t图像如图所示,且AB是t=0时曲线的切线,B点的坐标为(4,15),CD平行于t轴(sin37°=0.6,cos37°=0.8,g=10m/s2)
(1)风车开始阶段做什么运动?最后做什么运动?
(2)求当v0=5m/s和v1=10m/s时,物体的加速度大小;
(3)求比例系数k及风车与水平面间的动摩擦因数。
如图所示,光滑斜面的倾角θ=30°,有一木块从斜面上的A点由静止开始下滑,与此同时小球在距C点的正上方h=20m处自由落下,假设木块经过斜面|底端B点时速率不变,然后继续在粗糙的水平面上运动,在C点恰好与自由下落的小球相遇,若斜面AB段长L1=2.5m,水平BC段长L2=4m,不计空气阻力,g=10m/s2。求:
(1)小球下落到地面的时间;
(2)木块运动到B点时速度的大小;
(3)木块与水平面BC间的动摩擦因数。
在某一笔直的公路上,一辆公共汽车以a=1m/s2的加速度从静止开始匀加速启动。某人在距离公共汽车尾部L=20m处,以v=6m/s的速度骑自行车匀速前行,运动方向与汽车相同。
(1)汽车经多长时间速度达到6m/s;
(2)汽车从静止开始到速度达到6m/s过程中,汽车位移x1多大;
(3)此人能否追上汽车?请通过计算说明理由。
某实验小组利用如图1所示的装置,探究物体的加速度与合外力、质量关系,将光电门A、B固定在一端带定滑轮的长木板上的适当位置,小车上固定有挡光片,挡光片宽度d较小,可将挡光片经过光电门过程中的平均速度近似看成小车经过A、B两点的瞬时速度。
实验进行了如下的操作:
(1)将长木板没有定滑轮的一端适当垫高,以平衡小车下滑时所受的摩擦力。具体操作为:小车_____(填“挂着”或“不挂”)钩码,反复调整垫块位置(或高度),将小车从长木板上轻推一下,观察小车的运动情况,使小车经过光电门A、光电门B时的挡光时间_________(填“相等”或“不相等”)。
(2)将小车和钩码用细绳拴接,跨过定滑轮后将小车从长木板的一定高度处由静止释放。已知钩码的质量为m,小车与挡光片的总质量为M,挡光片的宽度为d,两光电门之间的距离为s,小车经过光电门A、光电门B时的时间分为t1和t2。下列:
①小车经过光电门A、光电门B的瞬时速度的表达式分别为vA=_________,vB=_________,加速度的表达式a=_________。(用题中已知物理量表示)
②该小组的同学在探究加速度与外力的关系时,保持小车与挡光片的总质量M不变,通过改变钩码的质量m,得到了多组实验数据,画出小车的a-F图像(实验中满足m<<M,F≈mg),如图2所示。如果实验误差很小,则a-F图像应为____(填“甲”“乙”或“丙”)图线;如果长木板保持水平或倾角过小,则a-F图像应为____(填“甲”“乙”或“丙”)图线。
某同学用一个木质小球从静止释放,研究其在空气中的运动规律,如图所示是小球的部分频闪照片,已知频闪仪每隔0.05s闪光一次,图中所标数据为实际距离。(当地重力加速度取9.81m/s2,小球质量m=0.2kg,结果保留三位有效数字)
(1)由频闪照片上的数据计算t4时刻小球的速度v4=_________m/s;
(2)小球的加速度大小约为a=_________m/s2;
(3)根据(2)中a的计算结果,比较当地的重力加速度,分析其产生的原因:__________________。