如圖所示，在水平放置的圓盤邊緣C點固定一個小桶，桶的高度不計，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），物塊與滑道的動摩擦因數(shù)為μ=0.2，現(xiàn)用力F="4" N的水平作用力拉動物塊，同時圓盤從圖示位置以角速度ω="2π" rad/s，繞通過圓心O的豎直軸勻速轉(zhuǎn)動，拉力作用在物塊上一段時間后撤掉，最終物塊由B點水平拋出，恰好落入圓盤邊緣的小桶內(nèi)。(重力加速度取10m/s2。)

（1）若拉力作用時間為0.5s，求所需滑道的長度
（2）求拉力所做的最少的功

（1）4m  (2)1.44J

解析試題分析：（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
由平拋運動規(guī)律知從B到C的時間為t==0.5s  所以從B點飛出速度為 vB==2m/s  
設(shè)拉力作用時間為t0，則滑道的長度L應(yīng)滿足：

(2)要使拉力做功最少，則應(yīng)拉力作用時間最短（或作用距離最短），則應(yīng)滿足圓盤在剛好轉(zhuǎn)動一周時物塊掉進C中，由題可知圓盤轉(zhuǎn)動周期：T=1s.由（1）的分析知從拉力開始作用到滑塊到B點所用時間等于0.5s，設(shè)拉力作用時間為t1,自由滑動時間為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
考點：牛頓第二定律 平拋運動 圓周運動

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：計算題

某興趣小組對遙控車的性能進行研究。他們讓小車在平直軌道上由靜止開始運動，并將運動的全過程記錄下來并得到v-t圖象，如圖所示，除2s-10s內(nèi)的圖線為曲線外，其余均為直線，已知小車運動的過程中，2s—14s內(nèi)小車的功率保持不變，在第14s末關(guān)閉動力讓小車自由滑行，已知小車的質(zhì)量為1kg，可認為在整個過程中小車所受到的阻力大小不變。求：

（1）小車勻速行駛階段的功率；   
（2）小車在第2-10s內(nèi)位移的大小。

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

(15分) 如圖所示，有一個可視為質(zhì)點的質(zhì)量為m＝1 kg的小物塊，從光滑平臺上的A點以v0＝3 m/s的初速度水平拋出，到達C點時，恰好沿C點的切線方向進入固定在水平地面上的光滑圓弧軌道，最后小物塊滑上緊靠軌道末端D點的質(zhì)量為M＝3 kg的長木板．已知木板上表面與圓弧軌道末端切線相平，木板下表面與水平地面之間光滑接觸，小物塊與長木板間的動摩擦因數(shù)μ＝0.3，圓弧軌道的半徑為R＝0.5 m，C點和圓弧的圓心連線與豎直方向的夾角θ＝53°，不計空氣阻力，取重力加速度g＝10 m/s2.求：

(1)A、C兩點的高度差；
(2)小物塊剛要到達圓弧軌道末端D點時對軌道的壓力；
(3)要使小物塊不滑出長木板，木板的最小長度．(sin 53°＝0.8，cos 53°＝0.6)

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

（16分）如圖所示，在磁感應(yīng)強度為B的水平勻強磁場中，有一足夠長的絕緣細棒OO′在豎直平面內(nèi)垂直于磁場方向放置，細棒與水平面夾角為α。一質(zhì)量為m、帶電荷量為＋q的圓環(huán)A套在OO′棒上，圓環(huán)與棒間的動摩擦因數(shù)為μ，且μ<tanα，現(xiàn)讓圓環(huán)A由靜止開始下滑，試問圓環(huán)在下滑過程中：

（1）圓環(huán)A的最大加速度為多大？獲得最大加速度時的速度為多大？
（2）圓環(huán)A能夠達到的最大速度為多大？

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

如圖，水平勻強電場的電場強度為E，一個帶電小球質(zhì)量為m，輕質(zhì)的絕緣細線長為L，靜止時小球位于A點，細線與豎直方向成37°角，重力加速度為g，（sin370=0.6；cos370=0.8）求：

（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），后由靜止釋放，小球通過A點位置時的速度大小是多少？
（3）若將小球到水平方向（圖中C點）由靜止釋放，則小球通過A點位置時細線對小球的拉力為多大？

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

如圖所示，質(zhì)量為M的光滑長木板靜止在光滑水平地面上，左端固定一勁度系數(shù)為k的水平輕質(zhì)彈簧，右側(cè)用一不可伸長的細繩連接于豎直墻上，細繩所能承受的最大拉力為FT，使一質(zhì)量為m、初速度為v0的小物體，在木板上無摩擦地向左滑動而后壓縮彈簧，細繩被拉斷，不計細繩被拉斷時的能量損失．彈簧的彈性勢能表達式為Ep=kx2（k為彈簧的勁度系數(shù)，x為彈簧的形變量）．

（1）要使細繩被拉斷，vo應(yīng)滿足怎樣的條件？
（2）若小物體最后離開長木板時相對地面速度恰好為零，請在坐標系中定性畫出從小物體接觸彈簧到與彈簧分離的過程小物體的v—t圖像；
（3）若長木板在細繩拉斷后被加速的過程中，所能獲得的最大加速度為aM，求此時小物體的速度．

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

帶負電的小物體A放在傾角為θ（sinθ＝0.6）的絕緣斜面上，整個斜面處于范圍足夠大、方向水平向右的勻強電場中，如圖所示。物體A的質(zhì)量為m、電量為－q，與斜面間的動摩擦因數(shù)為μ，它在電場中受到的電場力的大小等于重力的一半。物體A在斜面上由靜止開始下滑，經(jīng)時間t后突然在斜面區(qū)域加上范圍足夠大的勻強磁場，磁場方向與電場強度方向垂直，磁感應(yīng)強度大小為B，此后物體A沿斜面繼續(xù)下滑距離L后離開斜面。重力加速度為g。求：

（1）物體A在斜面上的運動情況？說明理由。
（2）加磁場前A沿斜面運動的距離為多少？
（3）物體A在斜面上運動過程中有多少能量轉(zhuǎn)化為內(nèi)能？（結(jié)果用字母表示）

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

如圖，一個質(zhì)量為m的小球（可視為質(zhì)點）以某一初速度從A點水平拋出，恰好從圓管BCD的B點沿切線方向進入圓弧，經(jīng)BCD從圓管的最高點D射出，恰好又落到B點。已知圓弧的半徑為R且A與D在同一水平線上，BC弧對應(yīng)的圓心角θ=60°，不計空氣阻力。求：

（1）小球從A點做平拋運動的初速度v0的大小；
（2）在D點處管壁對小球的作用力N；
（3）小球在圓管中運動時克服阻力做的功W克f。

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

（20分）2003年10月15日9時，在太空遨游21小時的“神舟”五號飛船返回艙按預(yù)定計劃，載著宇航員楊利偉安全降落在內(nèi)蒙古四子王旗地區(qū)。“神舟”五號飛船在返回時先要進行姿態(tài)調(diào)整，飛船的返回艙與留軌艙分離，返回艙以近8km/s的速度進入大氣層，當(dāng)返回艙距地面30km時，返回艙上的回收發(fā)動機啟動，相繼完成拉出天線、拋掉底蓋等動作。在飛船返回艙距地面20km以下的高度后，速度減為200m/s而勻速下降，此段過程中返回艙所受空氣阻力為，式中ρ為大氣的密度，v是返回艙的運動速度，s為與形狀特征有關(guān)的阻力面積。當(dāng)返回艙距地面高度為10km時打開面積為1200m2的降落傘，直到速度達到8m/s后勻速下落。為實現(xiàn)軟著陸（即著陸時返回艙的速度為零），當(dāng)返回艙離地面1.2m時反沖發(fā)動機點火，使返回艙落地的速度減為零，返回艙此時的質(zhì)量為2.7×103kg。（取g=10m/s2）
（1）用字母表示出返回艙在速度為200m/s時的質(zhì)量；
（2）分析從打開降落傘到反沖發(fā)動機點火前，返回艙的加速度和速度的變化情況；
（3）求反沖發(fā)動機的平均反推力的大小及反沖發(fā)動機對返回艙做的功。

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同步練習(xí)冊答案