(2009?徐匯區(qū)模擬)如圖所示,豎直平面內(nèi)有一根直角桿AOB,桿的水平部分粗糙,動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.2,桿豎直部分光滑,兩部分各套有質(zhì)量均為2kg的滑環(huán)A和B,兩環(huán)間用細(xì)繩相連,繩長(zhǎng)L=1m,開始時(shí)繩與豎直桿的夾角θ為37°.現(xiàn)用大小為50N的水平恒力F將滑環(huán)A從靜止開始向右拉動(dòng),當(dāng)θ角增大到53°時(shí),滑環(huán)A的速度為1.2m/s,求在這一過程中拉力F做的功及滑環(huán)A克服摩擦力所做的功.
某同學(xué)的解法如下:
A環(huán)向右移動(dòng)的位移s=L(sin37°-cos37°)
整體分析A、B受力在豎直方向合力為零,則
FN=(mAg+mBg)
滑動(dòng)摩擦力Ff=μFN
拉力所做的功WF=Fs
A環(huán)克服摩擦力所做的功Wf=Ffs
代入數(shù)據(jù)就可解得結(jié)果.
你認(rèn)為該同學(xué)上述所列各式正確嗎?若正確,請(qǐng)完成計(jì)算.若有錯(cuò),請(qǐng)指出錯(cuò)在何處,并且重新列式后解出結(jié)果.
分析:兩小球在運(yùn)動(dòng)的過程中不是做勻速直線運(yùn)動(dòng),整體在豎直方向上的合力不為零,支持力在變化,則摩擦力不是恒力.
正確解法:求出恒力F做的功,抓住A、B沿繩子方向速度相等,求出系統(tǒng)動(dòng)能的增加,對(duì)系統(tǒng)運(yùn)用動(dòng)能定理求出克服摩擦力做功.
解答:解:該同學(xué)所列式子有錯(cuò)誤的地方.錯(cuò)在A環(huán)所受支持力的分析上,因?yàn)锳、B在運(yùn)動(dòng)過程中均有加速度,所以A、B整體豎直方向上合力不為零.
整體動(dòng)能定理方程:WF-Wf-mBgh=
1
2
mAvA2+
1
2
mBvB2,
而vAsin53°=vB sin37°,
h=L(sin53°-sin37°),
所以WF=Fx=F(Lsin53°-Lsin37°)=10J.
Wf=2J.
答:拉力F做功為10J,克服阻力做功為2J.
點(diǎn)評(píng):解決本題的關(guān)鍵知道兩小球不是做勻速直線運(yùn)動(dòng),不是處于平衡狀態(tài),求出恒力F做功,通過系統(tǒng)動(dòng)能定理求出克服摩擦力做功大。
練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

(2009?徐匯區(qū)一模)如圖所示,A為一放在豎直輕彈簧上的小球,在豎直向下恒力F的作用下,在彈簧彈性限度內(nèi),彈簧被壓縮到B點(diǎn),現(xiàn)突然撒去力F,小球?qū)⑾蛏蠌椘鹬敝了俣葹榱,不?jì)空氣阻力,則小球在上升過程中( 。

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科目:高中物理 來源: 題型:

(2009?徐匯區(qū)二模)在如圖(a)所示的x軸上有一個(gè)點(diǎn)電荷Q,軸上A、B兩點(diǎn)的坐標(biāo)分別為0.2m和0.5m.在A、B兩點(diǎn)分別放置帶正電的檢驗(yàn)電荷(檢驗(yàn)電荷間的相互作用可忽略不計(jì)),改變檢驗(yàn)電荷的電量,檢驗(yàn)電荷受到的電場(chǎng)力與所帶電量的關(guān)系如圖(b)所示,電場(chǎng)力的正方向與x軸正方向相同.則A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為
2×103
2×103
N/C,點(diǎn)電荷Q的位置坐標(biāo)為x=
0.3
0.3
m.

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科目:高中物理 來源: 題型:

(2009?徐匯區(qū)二模)辯析題:如圖(a)所示,在電場(chǎng)強(qiáng)度為E、方向水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,有兩個(gè)質(zhì)量均為m的小球A、B(可視為質(zhì)點(diǎn)),被固定在一根絕緣輕桿的兩端,輕桿可繞與電場(chǎng)方向垂直的固定轉(zhuǎn)動(dòng)軸O無摩擦轉(zhuǎn)動(dòng),小球A、B與軸O間的距離分別為L(zhǎng)、2L,其中小球B上帶有電量為q的正電荷,小球A不帶電.將輕桿轉(zhuǎn)動(dòng)到水平方向后,無初速釋放,若已知
.
mg
=
3
6
,求輕桿轉(zhuǎn)動(dòng)到何位置時(shí),小球A、B的速度達(dá)到最大.
同學(xué)是這樣解的:由于輕桿水平時(shí)無法平衡,在小球A、B的帶動(dòng)下,開始順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),當(dāng)A、B的速度達(dá)到最大時(shí),小球B所受的電場(chǎng)力與重力的合力恰與桿平行,如圖(b)所示,所以tanθ=

你認(rèn)為這位同學(xué)的解法是否正確,若正確,請(qǐng)完成計(jì)算;若不正確,請(qǐng)說明理由,并用你自己的方法算出正確結(jié)果.

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科目:高中物理 來源: 題型:

(2009?徐匯區(qū)二模)如圖所示,斜面上固定有一與斜面垂直的擋板,另有一截面為 
1
4
 圓的光滑柱狀物體甲放置于斜面上,半徑與甲相等的光滑球乙被夾在甲與擋板之間,沒有與斜面接觸而處于靜止?fàn)顟B(tài).現(xiàn)在從球心O1處對(duì)甲施加一平行于斜面向下的力F,使甲沿斜面方向向下移動(dòng),移動(dòng)過程中甲、乙始終保持平衡.設(shè)乙對(duì)擋板的壓力大小為F1,甲對(duì)斜面的壓力大小為F2,在此過1.3.5程中( 。

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科目:高中物理 來源: 題型:

(2009?徐匯區(qū)二模)如圖(1)所示,A、B為傾斜的氣墊導(dǎo)軌C上的兩個(gè)固定位置,在A、B兩點(diǎn)各放置一個(gè)光電門(圖中未畫出),將質(zhì)量為M的小滑塊從A點(diǎn)由靜止開始釋放(由于氣墊導(dǎo)軌阻力很小,摩擦可忽略不計(jì)),兩個(gè)光電門可測(cè)得滑塊在AB間運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t,再用尺測(cè)量出A點(diǎn)離B點(diǎn)的高度h.
(1)在其他條件不變的情況下,通過調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌的傾角,從而改變A點(diǎn)離地的高度h,小球從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的時(shí)間t將隨之改變,經(jīng)多次實(shí)驗(yàn),以
1
t2
為縱坐標(biāo)、h為橫坐標(biāo),得到如圖(2)所示圖象.則當(dāng)下滑時(shí)間為t=0.6s時(shí),h為
0.56
0.56
m;若實(shí)驗(yàn)當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹?0m/s2,則AB間距s為
1
1
m.
(2)若實(shí)驗(yàn)中的氣墊導(dǎo)軌改為普通木板,摩擦力的影響不可忽略,此種情況下產(chǎn)生的
1
t2
-h圖象應(yīng)為
曲線
曲線
(選填“直線”或“曲線”).

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