(18分)如圖(甲)示,光滑曲面MP與光滑水平面PN平滑連接,N端緊靠速度恒定的傳送裝置,PN與它上表面在同一水平面.小球A在MP上某點(diǎn)靜止釋放,與靜置于PN上的工件B碰撞后,B在傳送帶上運(yùn)動的v-t圖象如圖(乙)且t0已知,最后落在地面上的E點(diǎn).已知重力加速度為g,傳送裝置上表面距地面高度為H.
(1)求B與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)μ;
(2)求E點(diǎn)離傳送裝置右端的水平距離L;
(3)若A、B發(fā)生的是彈性碰撞且B的質(zhì)量是A的2倍,要使B始終落在E點(diǎn),試判斷A靜止釋放點(diǎn)離PN的高度h的取值范圍.
見試題分析
解析試題分析:
(1)由v-t圖象知,在t0時(shí)間內(nèi),B的加速度大小①(1分)
B所受滑動摩擦力大小 f="2" μmg ②(1分)
又由牛頓第二定律可知B所受合力大小 f=2ma ③(1分)
解得 : ④(1分)
(2)由v-t圖象知,小球在傳送帶上最后的運(yùn)動階段為勻速運(yùn)動,即與傳送裝置已達(dá)到共同速度,它從傳送裝置拋出的速度vB1=, 由平拋物體運(yùn)動規(guī)律:
⑤(1分)
⑥(1分)
由①②,代入vB1=,得: ⑦(1分)
(3)若使B始終落到地面上E點(diǎn),也必須是以相同速度離開傳送裝置;設(shè)B離開傳送帶時(shí)的速度為,即有 ⑧(1分)
由圖象可求出B在傳送帶上運(yùn)動時(shí)的對地位移始終為⑨(1分)
設(shè)A的質(zhì)量為m,碰前速度為v,碰后速度vA;B質(zhì)量為2m,碰后速度vB.
A下滑過程機(jī)械能守恒(或動能定理) mgh= ⑩(1分)
A、B碰撞過程,由A、B系統(tǒng)動量守恒 mv = mvA+2mvB ?(1分)
A、B系統(tǒng)機(jī)械能守恒 ?(1分)
聯(lián)立⑩??可解得,?(1分)
B始終能落到地面上E點(diǎn),有以下兩類情形:
ⅰ.若,B進(jìn)入傳送帶上開始勻減速運(yùn)動,設(shè)B減速到經(jīng)過位移為S1,有
?(1分),則應(yīng)滿足
聯(lián)立①⑧⑨??式,可得 ?(1分)
ⅱ.若,B以速度vB進(jìn)入傳送帶上勻加速至,設(shè)此過程B對地位移為S2,有
? (1分),且恒有
聯(lián)立①⑧?式,得 ?(1分),即恒成立,
綜上所述,要使工件B都落在地面的E點(diǎn),小球A釋放點(diǎn)高度h必須滿足條件:
?(1分)
【評分說明:①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩????????各1分,共18分!
考點(diǎn): 勻變速直線運(yùn)動規(guī)律 牛頓第二定律 v-t圖象 平拋運(yùn)動 動能定理 動量守恒
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科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題
如圖所示,一物體M從A點(diǎn)以某一初速度沿傾角=37°的粗糙固定斜面向上運(yùn)動,自頂端B點(diǎn)飛出后,垂直撞到高H=2.25m的豎直墻面上C點(diǎn),又沿原軌跡返回.已知B、C兩點(diǎn)的高度差h=0.45m,物體M與斜面間的動摩擦因數(shù)μ=0.25,取sin37°=0.6,cos37°=0.8,重力加速度g="10" m/s2.試求:
(1)物體M沿斜面向上運(yùn)動時(shí)的加速度大;
(2)物體返回后B點(diǎn)時(shí)的速度;
(3)物體被墻面彈回后,從B點(diǎn)回到A點(diǎn)所需的時(shí)間.
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科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題
(15分)我國已于2012年11月完成艦載機(jī)阻攔著艦(見圖)試驗(yàn)!與岸基飛機(jī)著陸時(shí)可減速平飛不同,艦載機(jī)著艦時(shí),一旦飛機(jī)尾鉤未能掛住阻攔索,則必須快速拉升逃逸。假設(shè)航母靜止,“殲–15”著艦速度為30 m/s,鉤住阻攔索后能勻減速滑行45 m停下,若沒有鉤住阻攔索,必須加速到50 m/s才能安全飛離航母,航母甲板上用于戰(zhàn)機(jī)加速的長度僅有200m.
(1)求“殲–15”在鉤住阻攔索后的減速過程中的加速度大小及滑行時(shí)間.
(2)若沒有鉤住阻攔索,戰(zhàn)機(jī)要安全飛離航母,則“殲–15”在甲板上做勻加速運(yùn)動的加速度至少多大?
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科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題
(12分)如圖所示,傾角θ=30°的光滑斜面的下端與水平地面平滑連接(可認(rèn)為物體在連接處速率不變)。一個(gè)質(zhì)量為m的小物體(可視為質(zhì)點(diǎn)),從距地面h=3.2m高處由靜止沿斜面下滑。物體與水平地面間的動摩擦因數(shù)為μ=0.4,重力加速度g=10m/s2,求:
(1)物體沿斜面下滑的加速度a的大;
(2)物體下滑到達(dá)斜面底端A時(shí)速度vA的大;
(3)物體在水平地面上滑行的時(shí)間t。
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科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題
(14分)從地面上以初速度v0豎直向上拋出一質(zhì)量為m的球,若運(yùn)動過程中受到的空氣阻力與其速率v成正比關(guān)系,球運(yùn)動的速率隨時(shí)間變化規(guī)律如圖所示,t1時(shí)刻到達(dá)最高點(diǎn),再落回地面,落地時(shí)速率為v1,且落地前球已經(jīng)做勻速運(yùn)動,求:
(1)球從拋出到落地過程中克服空氣阻力所做的功
(2)球拋出瞬間的加速度大;
(3)球上升的最大高度H。
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科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題
如圖所示,質(zhì)量M =4kg的木板長L =4m,靜止在光滑的水平地面上,其水平上表面左端靜置一個(gè)質(zhì)量m =2kg的小滑塊(可視為質(zhì)點(diǎn)),小滑塊與板間的動摩擦因數(shù)μ=0.2。從某時(shí)刻開始,用水平力F =10N一直向右拉滑塊,使滑塊從木板上掉下來。g取10m/s2。
(1)該過程木板的位移;
(2)滑塊離開木板時(shí)的速度;
(3)若在F =10N的情況下,能使小滑塊恰好能從木板上掉下來,求此力作用的最短時(shí)
間.
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科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題
為減少煙塵排放對空氣的污染,某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)如圖所示的靜電除塵器,該除塵器的上下底面是邊長為L=0.20m的正方形金屬板,前后面是絕緣的透明有機(jī)玻璃,左右面是高h(yuǎn)=0.10m的通道口。使用時(shí)底面水平放置,兩金屬板連接到U=2000V的高壓電源兩極(下板接負(fù)極),于是在兩金屬板間產(chǎn)生一個(gè)勻強(qiáng)電場(忽略邊緣效應(yīng))。均勻分布的帶電煙塵顆粒以v=10m/s的水平速度從左向右通過除塵器,已知每個(gè)顆粒帶電荷量 q=+2.0×10-17C,質(zhì)量m=1.0×10-15kg,不考慮煙塵顆粒之間的相互作用和空氣阻力,并忽略煙塵顆粒所受重力。在閉合開關(guān)后:
(1)求煙塵顆粒在通道內(nèi)運(yùn)動時(shí)加速度的大小和方向;
(2)求除塵過程中煙塵顆粒在豎直方向所能偏轉(zhuǎn)的最大距離;
(3)除塵效率是衡量除塵器性能的一個(gè)重要參數(shù)。除塵效率是指一段時(shí)間內(nèi)被吸附的煙塵顆粒數(shù)量與進(jìn)入除塵器煙塵顆?偭康谋戎。試求在上述情況下該除塵器的除塵效率;若用該除塵器對上述比荷的顆粒進(jìn)行除塵,試通過分析給出在保持除塵器通道大小不變的前提下,提高其除塵效率的方法。
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科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題
(14分)2012年11月,我國艦載機(jī)在航母上首降成功。設(shè)某一載艦機(jī)質(zhì)量為m=2.5×104kg,速度為v0=42m/s,飛機(jī)將在甲板上以a0=0.8m/s2的加速度做勻減速運(yùn)動,著艦過程中航母靜止不動。(sin530=0.8,cos530=0.6)
(1)飛機(jī)著艦后,若僅受空氣阻力和甲板阻力作用,航母甲板至少多長才能保證飛機(jī)不滑到海里;
(2)為了讓飛機(jī)在有限長度的跑道上停下來,甲板上設(shè)置了阻攔索讓飛機(jī)減速,同時(shí)考慮到飛機(jī)尾鉤掛索失敗需要復(fù)飛的情況,飛機(jī)著艦時(shí)并不關(guān)閉發(fā)動機(jī)。圖示為飛機(jī)勾住阻攔索后某一時(shí)刻的情景,此時(shí)發(fā)動機(jī)的牽引力大小F=1.2×105N,減速的加速度a1=20m/s2,此時(shí)阻攔索夾角=1060,空氣阻力和甲板阻力保持不變,求此時(shí)阻攔索承受的張力大小。
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科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題
(6分)我國第一艘航空母艦“遼寧號”已經(jīng)投入使用,為使戰(zhàn)斗機(jī)更容易起飛,“遼寧號”使用了滑躍起飛技術(shù),如圖甲所示。其甲板可簡化為乙圖模型;AB部分水平,BC部分傾斜,傾角為θ。戰(zhàn)斗機(jī)從A點(diǎn)開始滑跑,C點(diǎn)離艦,此過程中發(fā)動機(jī)的推力和飛機(jī)所受甲板和空氣阻力的合力大小恒為F,戰(zhàn)斗機(jī)在AB段和BC段滑跑的時(shí)間分別為t1和t2,戰(zhàn)斗機(jī)質(zhì)量為m。求戰(zhàn)斗機(jī)離艦時(shí)的速度多大?
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