解得: =0.80m/s----------設(shè)木塊A落到地面過程的水平位移為s′.根據(jù)平拋運動規(guī)律.得 查看更多

 

題目列表(包括答案和解析)

如圖(a)所示,ABCO是固定在一起的T型支架,其中水平部分AC是質(zhì)量為M=2kg、長度為L=1m的勻質(zhì)薄板,OB是輕質(zhì)硬桿,下端通過光滑鉸鏈連接在水平地面上,可繞水平軸O在豎直面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動,支架A端擱在左側(cè)平臺上.已知AB的長度l1=
3
4
L,OB的長度h=0.5m.現(xiàn)有一質(zhì)量為m=2kg的鋼塊(可看成質(zhì)點)以v0=3m/s的水平初速度滑上AC板,鋼塊與板間動摩擦因數(shù)μ=0.5.問:T型支架會不會繞O軸翻轉(zhuǎn)?(g=10m/s2
某同學(xué)的解題思路如下:
支架受力情況如圖(b),設(shè)支架即將翻轉(zhuǎn)時鋼塊位于B右側(cè)x處,根據(jù)力矩平衡的方程:
Mg(l1-
L
2
)=N?x,式中N=mg,
解得x=0.2m.
此時鋼塊離A端
s1=
3
4
L+x=0.95m.
然后算出鋼塊以v0=3m/s的初速度在AC板上最多能滑行的距離s2;

比較這兩個距離:
若s2≤s1,則T型支架不會繞O軸翻轉(zhuǎn);
若s2>s1,則會繞O軸翻轉(zhuǎn).
請判斷該同學(xué)的解題思路是否正確.若正確,請按照該思路,將解題過程補充完整,并求出最后結(jié)果;若不正確,請用自己的方法算出正確的結(jié)果.

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第一問  車和物體收到的力都是摩擦力

f=μmg   車的加速度a1=f/M=μmg/M=1m/s^2

滑塊的加速度a2=f/m=μmg/m=5m/s^2

第二問  S=2.7m

假設(shè)不能從車上滑出  那么滑塊最后必定停留在車上   并且和車具有同樣的末速度  設(shè)為v'

因為系統(tǒng)在水平方向上所受的合外力為零  所以滿足動量守恒

Mv+mv0=(M+m)*v' →  v'=v0*m/(M+m)=7.5*10/(10+50)=1.25m/s

然后我們看能量  如果系統(tǒng)的初動能減去末動能  小于摩擦力所能做的最大功(就是滑塊滑到頭 但沒掉下來)  那么假設(shè)成立  反之  不成立  不能明白的話  我們看下面具體的解答

先求系統(tǒng)的末動能  Ek'=1/2(M+m)v'^2=1/2*(50+10)*1.25^2=46.875(J)

系統(tǒng)的初動能  Ek=1/2mv0^2=1/2*10*7.5^2=281.25(J)

摩擦力所能做的最大功   W=fs=μmgs=0.5*10*10*3=150(J)

Ek-Ek'>W(wǎng)  所以也就是說  系統(tǒng)的初動能被摩擦力消耗掉一部分后【克服摩擦力做功】  所剩下的動能  還是要大于他們最后一起以同樣的速度運動時的動能  因此滑塊最后不肯能停在車上

那么   我們就來求滑塊落地時與平板車右端間的水平距離

因為滑塊滑出小車后  在水平方向上和小車都是做勻速運動

所以他們之間的距離  就是他們的速度差乘以滑塊落地所需的時間

那么  我們就需要算出滑塊的末速度v'和小車的末速度v''

現(xiàn)在有兩個未知數(shù) 那就必須有兩個方程

第一個方程是能量方程  Ek-W=1/2mv'^2+1/2Mv''^2

第二個方程是動量方程  mv0=mv'+Mv''

聯(lián)立這兩個方程 解得  v''=0.5m/s  或 v''=2m/s(舍掉)

從而得到v'=5m/s

接下來算滑塊落地要多長時間

由h=1/2gt^2  帶入數(shù)據(jù)  得t=0.6s

所以最后的答案:  S=(v'-v'')*t=4.5*0.6=2.7m

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(1)使用打點計時器來分析物體運動情況的實驗中:有如下基本步驟:
A、把打點計時器固定在桌子上          B、安好紙帶
C、松開紙帶讓物體帶著紙帶運動        D、接通低壓交流電源
E、取下紙帶                          F、斷開開關(guān)
這些步驟正確的排列順序為
ABDCFE
ABDCFE

(2)用打點計時器記錄了被小車拖動的紙帶的運動情況,在紙帶上確定出A、B、C、D、E、F、G共7個計數(shù)點.其相鄰點間的距離如圖所示,每兩個相鄰的計數(shù)點之間還有4個打印點未畫出.
①試根據(jù)紙帶上各個計數(shù)點間的距離,計算出打下B、C、D、E、F五個點時小車的瞬時速度,并將各個速度值填入下表要求保留3位有效數(shù)字.

②將B、C、D、E、F各個時刻的瞬時速度標(biāo)在直角坐標(biāo)系中,并畫出小車的瞬時速度隨時間變化的關(guān)系圖線.

③由所畫速度-時間圖象求出小車加速度為
0.80
0.80
m/s2
(2)某同學(xué)和你一起探究彈力和彈簧伸長的關(guān)系,并測彈簧的勁度系數(shù)k.做法是先將待測彈簧的一端固定在鐵架臺上,然后將最小刻度是毫米的刻度尺豎直放在彈簧一側(cè),并使彈簧另一端的指針恰好落在刻度尺上.當(dāng)彈簧自然下垂時,指針指示的刻度數(shù)值記作x0,彈簧下端掛一個20g的砝碼時,指針指示的刻度數(shù)值記作x1;彈簧下端掛兩個20g的砝碼時,指針指示的刻度數(shù)值記作x2;…;掛七個20g的砝碼時,指針指示的刻度數(shù)值記作x2
①下表記錄的是該同學(xué)已測出的6個值,其中有兩個數(shù)值在記錄時有誤,它們的代表符號分別是
x1
x1
x4
x4

測量記錄表:
代表符號 x0 x1 x2 x3 x4 x5 x6 x7
刻度數(shù)值/cm 0.85 1.7 2.55 4.3 5.10 6.00

②實驗中,x3和x7兩個值還沒有測定,請你根據(jù)上圖將這兩個測量值填入記錄表中.

③為充分利用測量數(shù)據(jù),該同學(xué)將所測得的數(shù)值按如下方法逐一求差,分別計算出了三個差值:d1=x4-x0=3.45 cm,d2=x5-x1=3.40 cm,d3=x6-x2=3.45 cm.
請你給出第四個差值:d4=
x7-x3
x7-x3
=
3.45
3.45
cm.
④根據(jù)以上差值,可以求出每增加20g砝碼的彈簧平均伸長量△x.△x用d1、d2、d3、d4
表示的式子為:△x=
d1+d2+d3+d4
4
d1+d2+d3+d4
4

代入數(shù)據(jù)解得△x=
3.44
3.44
cm.
⑤計算彈簧的勁度系數(shù)k=
22.8
22.8
N/m.(g取9.8m/s2

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一輛車違規(guī)超車,以v1=108km/h的速度駛?cè)胱髠?cè)逆行道時,猛然發(fā)現(xiàn)正前方L=80m處一輛卡車正以v2=72km/h的速度迎面駛來,兩車司機同時剎車,剎車加速度大小都是a=10m/s2,兩司機的反應(yīng)時間(即司機發(fā)現(xiàn)險情到實施剎車所經(jīng)歷的時間)都是△t,試問△t為何值時才能保證兩車不相撞?
甲同學(xué)很快列出以下方程:S1=v1△t+v1t-
at2
2

S2=v2△t+v2t-
at2
2

又因為S1+S2=L所以得到-t2+5t+(5△t-8)=0
要使兩車不相撞,上式無解,即判別式△=25+20△t-32<0
從而解得△t<0.35s
乙同學(xué)思考一會后發(fā)現(xiàn)甲同學(xué)解題過程有誤,請你指出上面解題過程的失誤之處,并給出正確解題過程和結(jié)果.

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一輛車違規(guī)超車,以v1=108km/h的速度駛?cè)胱髠?cè)逆行道時,猛然發(fā)現(xiàn)正前方L=80m處一輛卡車正以v2=72km/h的速度迎面駛來,兩車司機同時剎車,剎車加速度大小都是a=10m/s2,兩司機的反應(yīng)時間(即司機發(fā)現(xiàn)險情到實施剎車所經(jīng)歷的時間)都是△t,試問△t為何值時才能保證兩車不相撞?
甲同學(xué)很快列出以下方程:S1=v1△t+v1t-
at2
2

S2=v2△t+v2t-
at2
2

又因為S1+S2=L所以得到-t2+5t+(5△t-8)=0
要使兩車不相撞,上式無解,即判別式△=25+20△t-32<0
從而解得△t<0.35s
乙同學(xué)思考一會后發(fā)現(xiàn)甲同學(xué)解題過程有誤,請你指出上面解題過程的失誤之處,并給出正確解題過程和結(jié)果.

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一.單項選擇題(本題共10小題,每小題3分,共30分)。

題號

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

答案

B

C

A

D

C

B

B

B

A

D

 

二.多項選擇題(本題共6小題,每小題3分,共18分。每小題給出的四個選項中,有一個或多個選項正確。全部選對的得3分,選對但不全的得2分,有選錯的得0分)。

題號

11

12

13

14

15

16

答案

AD

BD

AD

ABC

AD

BCD

第Ⅱ卷

(實驗題、計算題,共7題,共72分)

三.實驗題(18分)

(1)0.730;8.0(8也給分);。(前兩空分別為2分,第三空4分)

(2)l1、l3;l1/l3 (每空2分)

(3)①乙;② 9.4;③紙帶和打點計時器間的摩擦阻力、空氣阻力。 (每空2分)

 

四.計算題:本題共6小題,共54分。解答應(yīng)有必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟。只寫出最后答案的不能得分。有數(shù)值計算的,答案中必須寫出數(shù)值和單位。

18.(8分)分析和解:

(2)         因為金屬塊勻速運動,所以

    ………………(2分)

…………(2分)

(2撤去拉力后a==μg ………  (1分)

a=4m/s2 ………(1分)

金屬塊在桌面上滑行的最大距離s =  ………(1分)

=

s=0.5m……………… (1分)

19.(8分)分析和解:(1)導(dǎo)體棒、金屬導(dǎo)軌和直流電源構(gòu)成閉合電路,根據(jù)閉合電路歐姆定律有:

I==1.5A…………(3分)

(2)導(dǎo)體棒受到的安培力:

F=BIL=0.30N…………(2分)

(3)導(dǎo)體棒所受重力沿斜面向下的分力F1= mg sin37º=0.24N

由于F1小于安培力,故導(dǎo)體棒受沿斜面向下的摩擦力f…………(1分)

     根據(jù)共點力平衡條件

      mg sin37º+f=F…………(1分)

解得:f=0.06N …………(1分)

20.(8分)分析和解:(1)帶電粒子經(jīng)過電場加速,進入偏轉(zhuǎn)磁場時速度為v,由動能定理

      …………………①(1分)

進入磁場后帶電粒子做勻速圓周運動,軌道半徑為r

………………②(2分)

   打到H點有    ………………………③(1分)

由①②③得 …………(1分)

(2)要保證所有粒子都不能打到MN邊界上,粒子在磁場中運動偏角小于90°,臨界狀態(tài)為90°,如圖所示,磁場區(qū)半徑

           。2分)

 所以磁場區(qū)域半徑滿足  。1分)

21.(10分)分析和解:(1)木塊A在桌面上受到滑動摩擦力作用做勻減速運動,根據(jù)牛頓第二定律,木塊A的加速度     2.5m/s2……………………(1分)

設(shè)兩木塊碰撞前A的速度大小為v,根據(jù)運動學(xué)公式,得

2.0m/s……………………………(2分)

(2)兩木塊離開桌面后均做平拋運動,設(shè)木塊B離開桌面時的速度大小為v2,在空中飛行的時間為t′。根據(jù)平拋運動規(guī)律有:,s=v2t′…………………(2分)

解得:                     1.5m/s……………………………(1分)

(3)設(shè)兩木塊碰撞后木塊A的速度大小為v1,根據(jù)動量守恒定律有:

…………………………………(1分)

解得:                      =0.80m/s…………………………(1分)

設(shè)木塊A落到地面過程的水平位移為s′,根據(jù)平拋運動規(guī)律,得

                            0.32m………………………(1分)

則木塊A落到地面上的位置與D點之間的距離  0.28m ………(1分)

22.(10分)分析和解:(1)設(shè)電子經(jīng)電壓U1加速后的速度為v0,由動能定理

              e U1=-0…………………………………………(2分)

         解得  ………………………………..………(1分)

(2)電子以速度v0進入偏轉(zhuǎn)電場后,垂直于電場方向做勻速直線運動,沿電場方向做初速度為零的勻加速直線運動。設(shè)偏轉(zhuǎn)電場的電場強度為E,電子在偏轉(zhuǎn)電場中運動的時間為t,加速度為a,電子離開偏轉(zhuǎn)電場時的側(cè)移量為y。由牛頓第二定律和運動學(xué)公式

                t=……………………………………………..……….(1分)

F=ma    F=eE    E=

a =……………………………………………(2分)

y=……………………………………………(1分)

解得  y=…………………………………………(1分)

(3)減小加速電壓U1;增大偏轉(zhuǎn)電壓U2;……

(本題的答案不唯一,只要措施合理,答出一項可得1分,答出兩項及以上可得2分。)

23(10分)分析和解:(1)設(shè)軌道半徑為R,由機械能守恒定律:

 

--------------------------①(2分)

 

在B點:-----------------------------②(1分)

在A點:------------------------------③(1分)

由①②③式得:兩點的壓力差:------④(1分)

由圖象得:截距   ,得---------------------------⑤(1分)

(2)由④式可知:因為圖線的斜率 

 所以……………………………………⑥(2分)

(3)在A點不脫離的條件為:     ------------------------------⑦(1分)

由①⑥⑦三式和題中所給已知條件解得:--------------------------⑧(1分)


同步練習(xí)冊答案