20.如圖所示,質(zhì)量M=10kg的小車靜止在光滑水平面上,在小車右端施加一水平拉力F=20N,當(dāng)小車速度達(dá)到20m/s時(shí),在小車的右端、由靜止輕放一大小不計(jì)、質(zhì)量m=2kg的物體,物體與小車間的動摩擦因數(shù)μ=0.5,小車足夠長,物體從放上小車開始經(jīng)t=6s的時(shí)間,則物體相對地面的位移為多少?(g取10m/s2

分析 分別對滑塊和平板車進(jìn)行受力分析,根據(jù)牛頓第二定律求出各自加速度,物塊在小車上停止相對滑動時(shí),速度相同,即可以求出時(shí)間和這一段時(shí)間內(nèi)的位移;
此后二者以相等的加速度做勻加速直線運(yùn)動,由牛頓第二定律求出加速度,由位移公式即可求出位移;6s內(nèi)物塊的位移是兩段時(shí)間內(nèi)的位移的和.

解答 解:對物塊:μmg=ma1
所以:a1=μg=0.5×10=5m/s2
對小車:F-μmg=Ma2
代入數(shù)據(jù)得:a2=1 m/s2
物塊在小車上停止相對滑動時(shí),速度相同
則有:a1t10+a2t1
代入數(shù)據(jù)得:t1=5 s
此后,假設(shè)二者一起加速,則加速度:${a}_{3}=\frac{F}{M+m}=\frac{20}{10+2}=\frac{5}{3}m/{s}^{2}<5m/{s}^{2}$
可知假設(shè)成立.
物塊在前5s內(nèi)的位移位移:x1=$\frac{1}{2}$${a}_{1}{t}_{1}^{2}$=$\frac{1}{2}×5×{5}^{2}$=62.5m
t1時(shí)刻物塊速度:υ1=a1t1=5×5=25 m/s
t1后M,m有相同的加速度a3
在第6s內(nèi)的位移:x21t1+$\frac{1}{2}$a3${t}_{2}^{2}$=$25×1+\frac{1}{2}×\frac{5}{3}×{1}^{2}=25.83$m
所以6s內(nèi)物塊位移x=x1+x2=62.5+25.83=88.33m
答:物體相對地面的位移為88.33m.

點(diǎn)評 該題是相對運(yùn)動的典型例題,要認(rèn)真分析兩個(gè)物體的受力情況,正確判斷兩物體的運(yùn)動情況,再根據(jù)運(yùn)動學(xué)基本公式求解,難度適中.

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題

10.如圖所示,P為位于某一高度處的質(zhì)量為m的物塊,Q為位于水平地面上的質(zhì)量為M的特殊平板,$\frac{m}{M}$=$\frac{1}{2}$,平板與地面間的動摩擦因數(shù)μ=0.1.在板的上表面的上方,存在一定厚度的“相互作用區(qū)域”,區(qū)域的上邊界為MN,如圖中劃虛線的部分.當(dāng)物塊P進(jìn)入相互作用區(qū)域時(shí),P、Q之間便有相互作用的恒力F=11mg,其中Q對P的作用力豎直向上,F(xiàn)對P的作用使P不與Q的上表面接觸.在水平方向上,P、Q之間沒有相互作用力.已知物塊P開始下落的時(shí)刻,平板Q向右的速度為v0=10m/s,P從開始下落到剛到達(dá)“相互作用區(qū)域”所經(jīng)歷的時(shí)間為t0=1.0s.平板Q足夠長,空氣阻力不計(jì),g取10m/s2.求:
(1)物塊P在相互作用區(qū)域中運(yùn)動時(shí)P、Q加速度的大;
(2)從P開始下落至第一次運(yùn)動到最低點(diǎn)過程中P在相互作用區(qū)域運(yùn)動的時(shí)間t及此過程Q的位移;
(3)從P開始下落至平板Q的速度為零時(shí),P一共回到出發(fā)點(diǎn)幾次?

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

11.如圖所示,電場中有a、b兩點(diǎn),則下列說法中正確的是(  )
A.電勢φa<φb,場強(qiáng)Ea<Eb
B.電勢φa>φb,場強(qiáng)Ea>Eb
C.將電荷-q從a點(diǎn)移到b點(diǎn)電場力做負(fù)功
D.將電荷-q分別放在a、b兩點(diǎn)時(shí)具有的電勢能Epa>Epb

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科目:高中物理 來源: 題型:實(shí)驗(yàn)題

8.用如圖1所示的裝置“探究加速度與力和質(zhì)量的關(guān)系”,帶滑輪的長木板水平固定,跨過小車上定滑輪的兩根細(xì)線均處于水平.
(1)實(shí)驗(yàn)時(shí),一定要進(jìn)行的操作是AB.(填步驟序號)
A.小車靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,先接通電源,再釋放小車,打出一條紙帶,同時(shí)記錄拉力傳感器的示數(shù)F0;
B.改變砂和砂桶質(zhì)量,打出幾條紙帶
C.用天平測出砂和砂桶的質(zhì)量
D.為減小誤差,實(shí)驗(yàn)中一定要保證砂和砂桶的總質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量
(2)以拉力傳感器示數(shù)的二倍F(F=2F0)為橫坐標(biāo),以加速度a為縱坐標(biāo),畫出的a-F圖象如圖2所示,則可能正確的是C.

(3)在實(shí)驗(yàn)中,得到一條如圖3所示的紙帶,按時(shí)間順序取0、1、2、…、5共6個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn),1~5每相鄰兩個(gè)點(diǎn)間各有四個(gè)打印點(diǎn)未畫出,用刻度尺測出1、2、…、5各點(diǎn)到O點(diǎn)的距離分別為:10.92、18.22、23.96、28.30、31.10(cm),通過電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的交流電頻率為50Hz.則:小車的加速度大小為1.5m/s2,(結(jié)果保留一位小數(shù))

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

15.某電場的電場線分布如圖所示,M、N、P、Q是以O(shè)為圓心的一個(gè)圓周上的四點(diǎn),其中MN為圓的直徑,則( 。
A.一正電荷在O點(diǎn)的電勢能大于在Q點(diǎn)的電勢能
B.M點(diǎn)的電勢與Q點(diǎn)的電勢一樣高
C.O、M間的電勢差等于N、O間的電勢差
D.若將一正試探電荷從N點(diǎn)由靜止釋放,電荷將沿著電場線由N運(yùn)動到c

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科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題

5.如圖甲所示,質(zhì)量為m=1kg的物體置于傾角為θ=37°的固定且足夠長的斜面上,對物體施以平行于斜面向上的拉力F,在t1=1s時(shí)撤去拉力,物體運(yùn)動的部分v-t圖象如圖乙所示.重力加速度g取10m/s2.試求:
(1)拉力F的大;
(2)t=4s時(shí)物體的速度v的大小.

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科目:高中物理 來源: 題型:多選題

12.如圖所示,a、b是兩個(gè)電荷量都為Q的正點(diǎn)電荷.O是它們連線的中點(diǎn),P、P′是它們連線中垂線上的兩個(gè)點(diǎn).從P點(diǎn)由靜止釋放一個(gè)質(zhì)子,質(zhì)子將向P′運(yùn)動.不計(jì)質(zhì)子重力.則質(zhì)子由P向P′運(yùn)動的情況是( 。
A.一直做加速運(yùn)動,加速度一定是逐漸減小
B.一直做加速運(yùn)動,加速度可能是逐漸減小
C.一直做加速運(yùn)動,加速度可能是先增大后減小
D.先做加速運(yùn)動,后做減速運(yùn)動

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科目:高中物理 來源: 題型:多選題

9.某靜電除塵器工作時(shí)內(nèi)部電場線分布的俯視圖如圖,帶負(fù)電粉塵被吸附時(shí)由b點(diǎn)運(yùn)動到a點(diǎn),以下說法正確的是( 。
A.該電場是勻強(qiáng)電場B.a點(diǎn)電勢高于b點(diǎn)電勢
C.電場力對粉塵做正功D.粉塵的電勢能減小

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

10.如圖中甲、乙、丙、丁四根彈簧完全相同,甲、乙左端固定在墻上,圖中所示的力F均為水平方向,大小相等,丙、丁所受的力均在一條直線上,四根彈簧在力的作用下均處于靜止?fàn)顟B(tài),其長度分別是L、L、L、L,下列選項(xiàng)正確的是(  )
A.L<L,L>LB.L=L,L=LC.L<L,L=LD.L=L,L>L

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