如圖(a)所示,木板OA可繞軸O在豎直平面內(nèi)轉動,某研究小組利用此裝置探索物塊在方向始終平行于斜面、大小為F=8N的力作用下加速度與斜面傾角的關系。已知物塊的質量m=1kg,通過DIS實驗,得到如圖(b)所示的加速度與斜面傾角的關系圖線。若物塊與木板間的動摩擦因數(shù)為0.2,假定物塊與木板間的最大靜摩擦力始終等于滑動摩擦力,g取10m/s2。試問:

          

(1)圖(b)中圖線與縱坐標交點ao多大?

(2)圖(b)中圖線與θ軸交點坐標分別為θ1和θ2,木板處于該兩個角度時的摩擦力指向何方?說明在斜面傾角處于θ1和θ2之間時物塊的運動狀態(tài)。

(3)θ1為多大?

(4)如果木板長L=2m,傾角為37°,物塊在F的作用下由O點開始運動,為保證物塊不沖出木板頂端,力F最多作用多長時間?(取sin37°=0.6,cos37°=0.8)


(1)6(m/s2);(2)當摩擦力沿斜面向下且加速度為零時木板傾角為θ1,當摩擦力沿斜面向上且加速度為零時木板傾角為θ2,這時物塊處于靜止狀態(tài).(3)40.4°;(4)3.1s.  解析: (1)當木板水平放置時,物塊的加速度為a0

     此時滑動摩擦力f = μN = μmg=0.2×1×10 = 2 N

     =6 m/s2    

(2)當摩擦力沿斜面向下且加速度為零時木板傾角為θ1,當摩擦力沿斜面向上且加速

     度為零時木板傾角為θ2,這時物塊處于靜止狀態(tài)。

(3)N1=mgcosθ1F1=μN1=μmgcosθ1   F=mgsinθ1+μmgcosθ1

     聯(lián)立方程8 = 10sinθ1+ 2cosθ1         解得θ1≈40.4°

(4)力F作用時的加速度

     m/s2

     撤去力F后的加速度大小

      (m/s2)  

     設物塊不沖出木板頂端,力F最長作用時間為t

     則撤去力F時的速度v=a1t            

     位移撤去力F后運動的距離   

     由題意有                     

     即 解得:t≈3.1s 

【思路點撥】(1)縱坐標交點表示木板水平放置時的加速度,根據(jù)牛頓第二定律即可求解;(2)當摩擦力沿斜面向下且加速度為零時木板傾角為θ1,當摩擦力沿斜面向上且加速度為零時木板傾角為θ2,這時物塊處于靜止狀態(tài);(3)當摩擦力沿斜面向下且加速度為零時木板傾角為θ1,對木塊進行受力分析,根據(jù)平衡條件即可求解;(4)根據(jù)牛頓第二定律分別求出有F和撤去F時的加速度,根據(jù)勻變速直線運動的基本公式求出這兩個過程的位移,根據(jù)兩段位移之和為L求解.本題主要考查了牛頓第二定律及運動學基本公式的直接應用,要求同學們能根據(jù)圖象得出有效信息,難度適中.

練習冊系列答案
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直徑d=1.00m,高H=0.50m的不透明圓桶,放在水平地面上,桶內(nèi)盛有折射率n=1.60的透明液體,某人站在地面上離桶中心的距離為x=2.10m處,他的眼睛到地面的距離y=1.70m,問桶中液面高h為多少時,他能看到桶底中心?(桶壁厚度不計)

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如圖所示,在xoy平面的第II象限內(nèi)有半徑為R的圓分別與x軸、y軸相切于P、Q兩點,圓內(nèi)存在垂直于xoy面向外的勻強磁場.在第I象限內(nèi)存在沿軸y負方向的勻強電場,電場強度為E.一帶正電的粒子(不計重力)以速率v0從P點射入磁場后恰好垂直y軸進入電場,最后從M(3R,0)點射出電場,出射方向與x軸正方向夾角為α,且滿足α=45°,求:

(1)帶電粒子的比荷;

(2)磁場磁感應強度B的大。

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有一直角三角形OAC,OC長為12cm,∠C=30°,AC上方存在垂直紙面向里的勻強磁場,磁感應強度B1=1T,OA左側也存在垂直紙面向里的勻強磁場,磁感應強度大小B2未知,一質量為m=8×10﹣10kg、電荷量q=1×10﹣4C的帶正電粒子從C點以垂直于OC的速度v進入磁場,恰好經(jīng)A點到達O點,不計粒子重力,求:

(1)未知勻強磁場的磁感應強度B2的大。

(2)粒子在磁場中從C點經(jīng)A點到達O點運動的總時間.

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如圖所示,M為水平放置的橡膠圓盤,在其外側面均勻地帶有負電荷.在M正上方用絲線懸掛一個閉合鋁環(huán)N,鋁環(huán)也處于水平面中,且M盤和N環(huán)的中心在同一條豎直線O1O2上.現(xiàn)讓橡膠圓盤由靜止開始繞O1O2軸按圖示方向逆時針加速轉動,下列說法正確的是( ▲ )]

 A.鋁環(huán)N 對橡膠圓盤M的作用力方向豎直向下 

 B.鋁環(huán)N對橡膠圓盤M的作用力方向豎直向上

 C.鋁環(huán)N 有擴大的趨勢,絲線對它的拉力增大 

 D.鋁環(huán)N 有縮小的趨勢,絲線對它的拉力減小

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如圖所示,實線表示某靜電場的電場線,虛線表示該電場的等勢面.下列判斷正確的是( 。

A. 1、2兩點的場強相同     B. 2、3兩點的場強相同

C. 1、2兩點的電勢相等     D. 2、3兩點的電勢相等

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如圖所示,質量為m、長為L的導體棒電阻為R,軌道電阻不計.初始時靜止于光滑的水平軌道上,電源電動勢為E,內(nèi)阻不計.勻強磁場的磁感應強度為B,其方向與軌道平面成θ角斜向上方,開關閉合后導體棒開始運動,則(  )

A.導體棒向左運動

B.開關閉合瞬間導體棒MN所受安培力為

C.開關閉合瞬間導體棒MN所受安培力為

D.開關閉合瞬間導體棒MN的加速度為

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位于正方形四角上的四個等量點電荷的電場線分布如右圖所示,ab、cd分別是正方形兩條邊中垂線,O點為中垂線的交點,PQ分別為cd、ab上的點。則下列說法正確的是

A.P、O兩點的電勢關系為φPφO

B.PQ兩點電場強度的大小關系為EQEP

C.若在O點放一正點電荷,則該正點電荷受到的電場力不為零

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(1)導體棒ab進入磁場B1時拉力的功率

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