如圖所示,在水平放置的圓盤邊緣C點(diǎn)固定一個(gè)小桶,桶的高度不計(jì),圓盤半徑為R=1m,在圓盤直徑CD的正上方,與CD平行放置一條水平滑道AB,滑道右端B與圓盤圓心O在同一豎直線上,且B點(diǎn)距離圓盤圓心的豎直高度h= 1.25m,在滑道左端靜止放置質(zhì)量為m=0.4kg的物塊(可視為質(zhì)點(diǎn)),物塊與滑道的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=0.2,現(xiàn)用力F="4" N的水平作用力拉動(dòng)物塊,同時(shí)圓盤從圖示位置以角速度ω="2π" rad/s,繞通過(guò)圓心O的豎直軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng),拉力作用在物塊上一段時(shí)間后撤掉,最終物塊由B點(diǎn)水平拋出,恰好落入圓盤邊緣的小桶內(nèi)。(重力加速度取10m/s2。)

(1)若拉力作用時(shí)間為0.5s,求所需滑道的長(zhǎng)度
(2)求拉力所做的最少的功
(1)4m  (2)1.44J

試題分析:(1)設(shè)在拉力F作用下物體的加速度為a1,只在滑動(dòng)摩擦力作用下的加速度為a2,根據(jù)牛頓第二定律有:F-µmg=ma1  -µmg=ma2
 解得a1=8m/s2   a2=-2m/s2
由平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律知從B到C的時(shí)間為t==0.5s  所以從B點(diǎn)飛出速度為 vB==2m/s  
設(shè)拉力作用時(shí)間為t0,則滑道的長(zhǎng)度L應(yīng)滿足:

(2)要使拉力做功最少,則應(yīng)拉力作用時(shí)間最短(或作用距離最短),則應(yīng)滿足圓盤在剛好轉(zhuǎn)動(dòng)一周時(shí)物塊掉進(jìn)C中,由題可知圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)周期:T=1s.由(1)的分析知從拉力開始作用到滑塊到B點(diǎn)所用時(shí)間等于0.5s,設(shè)拉力作用時(shí)間為t1,自由滑動(dòng)時(shí)間為t2,
則有vB=a1t1+a2t2,解得t1=0.3s,t2=0.2s,所以拉力做的最少的功為:
WF=F×a1t12=1.44J
練習(xí)冊(cè)系列答案
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如圖為伽利略研究自由落體運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)的示意圖,讓小球由傾角為θ的光滑斜面滑下,然后在不同的θ角條件下進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn),最后推理出自由落體運(yùn)動(dòng)是一種勻加速直線運(yùn)動(dòng)。分析該實(shí)驗(yàn)可知,圖中關(guān)于小球?qū)π泵娴膲毫、小球運(yùn)動(dòng)的加速度a隨θ變化的圖像正確的是

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(1)求小球運(yùn)動(dòng)的加速度大;
(2)求恒力F的大;
(3)求運(yùn)動(dòng)1s內(nèi),小球機(jī)械能的變化量ΔE;

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:單選題

如圖所示,斜面體放置在水平地面上,物塊沿粗糙的斜面加速下滑,斜面體始終保持靜止,在此過(guò)程中(   )
A.斜面體對(duì)物塊的作用力斜向左上方
B.斜面體對(duì)物塊的作用力斜向右上方
C.地面對(duì)斜面體的摩擦力水平向右
D.地面對(duì)斜面體的支持力大于物塊與斜面體的重力之和

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科目:高中物理 來(lái)源:不詳 題型:單選題

如圖所示,空間有一垂直紙面向外的磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.5T的勻強(qiáng)磁場(chǎng),一質(zhì)量為0.2kg,且足夠長(zhǎng)的絕緣木板靜止在光滑水平面上,在木板的左端無(wú)初速放置一質(zhì)量為0.1kg,電荷量q=+0.2C的滑塊,滑塊與絕緣木板之間動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5,滑塊受到的最大靜摩擦力可認(rèn)為等于滑動(dòng)摩擦力。現(xiàn)對(duì)木板施加方向水平向左,大小為0.6N的恒力,g取10m/s2。則(    )
A.木板和滑塊一直以2m/s2做勻加速運(yùn)動(dòng)
B.滑塊先做勻加速運(yùn)動(dòng),再做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng),最后做勻速運(yùn)動(dòng)
C.最終木板以2m/s2做勻加速運(yùn)動(dòng),滑塊以10m/s做勻速運(yùn)動(dòng)
D.最終木板以3m/s2做勻加速運(yùn)動(dòng),滑塊以10m/s的勻速運(yùn)動(dòng)

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如圖所示,在豎直放置的半徑為R的光滑絕緣細(xì)管的圓心O處放一點(diǎn)電荷,將質(zhì)量m,帶電量為+q的小球從圓弧管的水平直徑端點(diǎn)A由靜止釋放,小球沿細(xì)管滑到最低點(diǎn)B時(shí),對(duì)管壁恰好無(wú)壓力,則圓心點(diǎn)電荷帶電量Q=________.

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(1)小球帶何種電荷?電荷量多少?
(2)現(xiàn)將小球拉回到豎直方向(圖中B點(diǎn)),后由靜止釋放,小球通過(guò)A點(diǎn)位置時(shí)的速度大小是多少?
(3)若將小球到水平方向(圖中C點(diǎn))由靜止釋放,則小球通過(guò)A點(diǎn)位置時(shí)細(xì)線對(duì)小球的拉力為多大?

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質(zhì)量為103kg的小汽車駛過(guò)一座半徑為50m的圓形拱橋,到達(dá)橋頂時(shí)的速度為5m/s。求:(1)汽車在橋頂時(shí)對(duì)橋的壓力;(2)如果要求汽車到達(dá)橋頂時(shí)對(duì)橋的壓力為零,且車不脫離橋面,到達(dá)橋頂時(shí)的速度應(yīng)是多大?

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(16分)如圖所示,半徑的光滑半圓軌道豎直固定在高的光滑水平臺(tái)上,與平臺(tái)平滑連接,平臺(tái)長(zhǎng).可視為質(zhì)點(diǎn)的兩物塊、束縛在一起,并靜止在平臺(tái)的最右端D點(diǎn),它們之間有被壓縮的輕質(zhì)彈簧,某時(shí)刻突然解除束縛,使兩物塊、具有水平方向的速度,通過(guò)平臺(tái)到達(dá)半圓軌道的最高點(diǎn)A時(shí),軌道對(duì)它的壓力大小是,水平拋出后在水平地面上的落在水平地面上的P點(diǎn),也落在P點(diǎn).已知.求:

(1)在 A時(shí)的速度?
(2)P點(diǎn)到D點(diǎn)的水平距離?
(3)解除束縛,使兩物塊具有的水平方向的速度的大?.

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