精英家教網(wǎng)如圖所示，長為L=9m的傳送帶與水平方向的傾角θ=37°，在電動機的帶動下以v=4m/s的速率沿順時針方向運行，在傳送帶的B端有一離傳送帶很近的擋板P可將傳送帶上的物體擋住，在傳送帶的A端無初速度地釋放一質(zhì)量m=1Kg的物體，它與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)為0.5，物體與擋板碰撞時的能量損失及碰撞時間均不計．（sin37°=0.6，cos37°=0.8）
①在物體從第一次由靜止開始下滑到與擋板P第一次相碰后，物體再次上升到最高點的過程中，由于摩擦而產(chǎn)生的熱量為多少？
②試求物體最終的運動狀態(tài)以及達到該運動狀態(tài)后電動機的輸出功率P．
分析：①根據(jù)牛頓第二定律求出物塊在下降過程和上升過程中的加速度，運用運動學公式求出下滑過程和上升過程的相對位移，求出相對運動距離之和，根據(jù)Q=fs求出產(chǎn)生的熱量．
②物塊每一次與擋板碰撞，速度較之前都在減小，最終碰撞后反彈的速度等于傳送帶的速度，則先向上做勻減速直線運動，再向下做勻加速直線運動，碰撞的速度不變．根據(jù)能量守恒定律，電動機的輸出功率等于克服阻力做功的功率．
解答：解：①物塊從A點由靜止釋放，物塊相對傳送帶向下滑，物塊沿傳送帶向下加速運動的速度
a1=gsinθ-μgcosθ=2m/s2
與P碰前的速度v2=
2a1L
=6m/s
物塊從A到B的時間t1=
v1
a1
=3s
在此過程中物塊相對傳送帶向下位移s1=L+vt1=21m
擋板碰撞后，以v1的速度反彈，因v1＞v，物塊相對傳送帶向上滑，物塊向上做減速運動的加速度為
a2=gsinθ+μgcosθ=10m/s2
物塊速度減小到與傳送帶速度相等的時間t2=
v1+v
a2
=0.2s
在t2時間內(nèi)物塊向上的位移L1=
v1+v
2
t2=1m
物塊相對傳送帶向上的位移s2=L1-vt2=0.2m
與傳送帶速度相等后物塊相對傳送帶向下滑，物塊向上做減速運動的加速度a3=gsinθ-μgcosθ=2m/s2
物塊速度減小到零的時間t3=
v
a
=2s
物塊向上的位移L2=
v
2
t3=4m
此過程中物塊相對傳送帶向下的位移s3=vt3-L2=4m
摩擦生熱Q=μmgcosθ（s1+s2+s3）=100.8J
（2）物塊上升到傳送帶的最高點后，物塊沿傳送帶向下加速運動，與擋板P第二次碰撣前的速度v2=
2a1(L1+L2)
=
20
m/s 
碰后因v2＞v，物塊先向上做加速度為a2的減速運動，再做加速度為a3的減速運動，物塊向上的位移為L3=
v22-v2
2a2
+
v2
2a3
=4.2m
物塊與擋板第三次碰撞前的速度v3=
2a1L3
=2
4.2
m/s
在此類推經(jīng)過多次碰撞后物塊以v=4m/s的速度反彈，故最終物塊在P與離P 4m的范圍內(nèi)不斷做向上的加速度為2m/s2的減速運動和向下做加速度為2 m/s2的加速運動，物塊的運動達到這一穩(wěn)定狀態(tài)后，物塊對傳送帶有一與傳送帶運動方向相反的阻力：
Ff=μmgcosθ
輸出功率P=μmgcosθ?v=16w
答：①最終物塊在P與離P 4m的范圍內(nèi)不斷做向上的加速度為2 m/s2的減速運動和向下做加速度為2 m/s2的加速運動；
②電動機的輸出功率為16W．
點評：本題過程較復雜，關(guān)鍵理清每一段過程，運用牛頓定律和運動學知識進行分析．
練習冊系列答案
相關(guān)習題

科目：高中物理 來源： 題型：

（2010?濟南一模）如圖所示，寬度為L=0.20m的足夠長的平行光滑金屬導軌固定在絕緣水平桌面上，導軌的一端連接阻值為R=0.9Ω的電阻．導軌cd段右側(cè)空間存在垂直桌面向上的勻強磁場，磁感應(yīng)強度B=0.50T．一根質(zhì)量為m=10g，電阻r=0.1Ω的導體棒ab垂直放在導軌上并與導軌接觸良好．現(xiàn)用一平行于導軌的輕質(zhì)細線將導體棒ab與一鉤碼相連，將重物從圖示位置由靜止釋放．當導體棒ab到達cd時，鉤碼距地面的高度為h=0.3m．已知導體棒ab進入磁場時恰做v=10m/s的勻速直線運動，導軌電阻可忽略不計，取g=10m/s2．求：
（1）導體棒ab在磁場中勻速運動時，閉合回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電流的大小
（2）掛在細線上的鉤碼的重力大小
（3）求導體棒ab在磁場中運動的整個過程中電阻R上產(chǎn)生的熱量．

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：

（1）某同學用時間傳感器代替了秒表做“用單擺測定重力加速度”的實驗，他的設(shè)計如圖所示：長為L的擺線一端固定在鐵架臺上，另一端連接一質(zhì)量為m、半徑為r的小球，在擺線上緊臨小球套有一小段輕細擋光管，當單擺擺動到平衡位置時，擋光管能擋住從光源A正對光敏電阻R1發(fā)出的細光束，信號處理系統(tǒng)就能形成一個電壓信號，兩端電壓u與時間t的關(guān)系如圖乙所示，R2為定值電阻．
①用此裝置測得的重力加速度表達式為
 
．
②當有光照時，信號處理系統(tǒng)獲得的是
 
．（填“u1”或“u2”）
精英家教網(wǎng)
（2）現(xiàn)有下列器材：
A．6V蓄電池一組（內(nèi)阻約0.1Ω）
B．直流電流表（0～0.2A）一只
C．直流電流表（0～0.02A）一只
D．直流電壓表（0～3V）一只
E．直流電壓表（0～10V）一只
F．滑動變阻器（0～10Ω）一只
G．滑動變阻器（0～500Ω）一只
H．電阻箱（0～9999.9Ω，Im=0.2A）
I．電鍵一只、導線若干
現(xiàn)在要比較準確地測量一只約0.6Ω電阻的阻值：
①在虛線框（圖丙）中畫出實驗的原理圖；
②實驗中除了電源、電鍵和導線外，還需要的器材是
 
；（用器材前的字母表示）
③寫出測量電阻的表達式Rx=
 
；表達式中各符號的物理意義是
 
．

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：

（2010?蘇州二模）如圖所示，間距為L的平行金屬板AB、CD之間有相互垂直的勻強電場和勻強磁場（圖中未畫出），電場強度為E1，磁感應(yīng)強度為B1．帶異種電荷的兩離子a、b，負離子a質(zhì)量為m、帶電量為q，其比荷為正離子b比荷的9倍．它們在分別距離AB、CD板L/4處，以平行于金屬板方向的速度沿直線穿過ABCD區(qū)域進入電場強度為E2的勻強電場區(qū)，E2與E1平行．MNP為沿AB、CD中心線方向的光滑絕緣板，離子與板碰撞后反彈無能量損失（即反彈前后水平分速度保持不變，豎直分速度大小不變、方向相反），且電量保持不變，到達板的N點后反彈進入磁感應(yīng)強度為B2的勻強磁場區(qū)，不計兩離子間的相互作用力及重力．
（1）在圖中畫出AB、CD間勻強磁場B1的方向，并寫出離子速度大小的表達式；
（2）MN的長度要滿足什么條件，兩離子能恰好到達N點？
（3）若a離子的比荷q/m=108C/kg，El=103V/m，Bl=0.1T，E2=3×103V，L=2×10-3m，且板NP足夠長．則兩離子進入勻強磁場B2后，沿板NP方向上平均速度之比為多少？

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源： 題型：

（07年威海市調(diào)研）(9分)如圖所示，長為L的細繩上端系一質(zhì)量不計的環(huán)，環(huán)套在光滑水平桿上，在細線的下端吊一個質(zhì)量為m的鐵球（可視作質(zhì)點），球離地的高度h=L，當繩受到大小為3mg的拉力時就會斷裂．現(xiàn)讓環(huán)與球一起以的速度向右運動，在A處環(huán)被擋住而立即停止，A離右墻的水平距離也為L．不計空氣阻力，已知當?shù)氐闹亓铀俣葹?IMG height=17 src='http://thumb.1010pic.com/pic1/img/20090508/20090508195428002.gif' width=15>．試求：

（1）在環(huán)被擋住而立即停止時繩對小球的拉力大小；

（2）在以后的運動過程中，球的第一次碰撞點離墻角B點的距離是多少？

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來源：2013屆安徽省高二3月月考物理試卷 題型：計算題

如圖所示，寬度為L=0.20 m的足夠長的平行光滑金屬導軌固定在絕緣水平桌面上，導軌的一端連接阻值為R=0.9Ω的電阻。在cd右側(cè)空間存在垂直桌面向上的勻強磁場，磁感應(yīng)強度B=0.50 T。一根質(zhì)量為m=10 g，電阻r=0.1Ω的導體棒ab垂直放在導軌上并與導軌接觸良好�，F(xiàn)用一平行于導軌的輕質(zhì)細線將導體棒ab與一鉤碼相連，將鉤碼從圖示位置由靜止釋放。當導體棒ab到達cd時，鉤碼距地面的高度為h=0.3 m。已知導體棒ab進入磁場時恰做v=10 m/s的勻速直線運動，導軌電阻可忽略不計，取g=10 m/s2。

求：(1)導體棒ab在磁場中勻速運動時，閉合回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電流的大�。�

(2)掛在細線上的鉤碼的質(zhì)量？

(3)求導體棒ab在磁場中運動的整個過程中電阻R上產(chǎn)生的熱量？

 

查看答案和解析>>

同步練習冊答案