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9.如圖甲所示為一風力實驗示意圖,一根足夠長的固定細桿與水平面成θ=37°,質量為m=1kg的小球穿在細桿上靜止于細桿底端O點,今用沿桿向上的恒定風力F作用于小球上,經時間t1=0.2s后撤去風力,小球沿細桿運動的一段v-t圖象如圖乙所示(g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8).試求:

(1)小球與細桿之間的動摩擦因數;
(2)0~0.2s內風力F的大;
(3)撤去風力F后,小球經多長時間返回底部.

分析 (1)由圖象求出撤去風力后的加速度,根據牛頓第二定律求出小球與細桿之間的動摩擦因數;
(2)根據圖象求出0~0.2s內的加速度,根據牛頓第二定律列方程求風力大;
(3)撤去風力后,根據運動學公式求出向上運動到速度為0的時間和位移,由牛頓第二定律求下滑的加速度,由位移時間關系式求出下滑時間,即可求解;

解答 解:(1)由圖知a2=$\frac{4-2}{0.4-0.2}$=10 m/s2
由牛頓第二定律$mgsinθ+μmgcosθ=m{a}_{2}^{\;}$
解得μ=0.5
(2)由圖知a1=$\frac{4}{0.2}$=20 m/s2
由牛頓第二定律$F-mg(sinθ+μcosθ)=m{a}_{1}^{\;}$
解得F=30 N
(3)由圖,風力F作用時間為t1=0.2 s
撤去風力后,物體繼續向上運動時間為t2=$\frac{{v}_{m}}{{a}_{2}}$
得t2=0.4 s
向上的最大位移為xm=$\frac{1}{2}$vm(t1+t2
得xm=1.2 m
以后物體下滑,由牛頓第二定律$mgsinθ-μmgcosθ=m{a}_{3}^{\;}$
解得a3=2 m/s2    由xm=$\frac{1}{2}$a3t${\;}_{3}^{2}$
得t3=$\sqrt{\frac{6}{5}}$ s
總時間為t=t2+t3
代入數據得t=(0.4+$\sqrt{\frac{6}{5}}$) s≈1.5 s
答:(1)小球與細桿之間的動摩擦因數為0.5;
(2)0~0.2s內風力F的大小為30N;
(3)撤去風力F后,小球經1.5s時間返回底部

點評 本題要求同學們知道速度時間圖象的斜率表示加速度,能正確對小球進行受力分析,運用牛頓第二定律解題,難度適中.

練習冊系列答案
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科目:高中物理 來源: 題型:解答題

12.如圖,傾角θ=37°的足夠長的斜面上,有一質量M=1.0kg、長度L=2.55m的薄板A,其上表面以ab為分界線由兩種不同材料拼接而成(其中ab以上部分光滑、長度為L1=0.75m),下表面下斜面間的動摩擦因數μ1=0.4.在薄板A的上表面左端放一質量m=1.0kg的小物塊B(可視為質點),同時將A、B由靜止釋放.已知B與A的上表面ab以下部分的動摩擦因數μ2=0.25,B與斜面間的動摩擦因數μ3=0.5.認為滑動摩擦力與最大靜摩擦力大小相等,物塊B從薄板A上滑到斜面上時速度不變,取g=10m/s2,求:(sin37°=0.6)
(1)B在A上滑支的時間;
(2)從AB分離到A在斜面上追上B經歷的時間.

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科目:高中物理 來源: 題型:填空題

13.在真空中相距l的兩個正點電荷,A帶的電量是B的4倍;在AB線上,電場強度為零的點距離B點$\frac{l}{3}$.

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17.一質量為m的人站在電梯中,電梯加速上升,加速度大小為$\frac{1}{4}$g(g為重力加速度),人對電梯底部的壓力大小為$\frac{5}{4}$mg;此過程中電梯中的人處于超重狀態(填“超重”或“失重”)

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科目:高中物理 來源: 題型:多選題

4.如圖所示,質量為M的絕緣足夠長的木板Q放置在光滑的水平面上.質量為m的物塊P疊放在Q的左端,PQ所在空間存在著如圖所示的勻強磁場,磁感應強度大小為B.P帶正電,電荷量為q,Q不帶電,P、Q之間的動摩擦困數為μ.一水平恒力F作用在Q上,使P、Q由靜止開始向左運動.在運動的過程中,下列說法正確的是( 。
A.P和Q一起運動時,PQ間的摩擦力逐漸減小
B.P剛好脫離Q時,P的速度大小為$\frac{mg}{Bq}$
C.P脫離Q后,Q做勻速直線運動
D.P、Q剛好發生相對滑動時P的速度大小為$\frac{mg}{Bq}$-$\frac{Fm}{μBq(M+m)}$

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科目:高中物理 來源: 題型:多選題

14.如圖所示,在水平放置的兩塊間距足夠大的金屬極板間,有一絕緣輕桿,輕桿兩端各固定一質量均為m的小球,帶電量分別-2q、+q兩極板與分壓器連接,當滑動觸頭P在如圖所示位置時,輕桿恰能保持豎直狀態勻速下降.則( 。
A.電源a端為正極
B.兩極板間的電場強度為$\frac{2mg}{q}$
C.若要讓輕桿向上運動,則滑片P應向下移動
D.若輕桿下降h,則電場力對輕桿兩端小球做的功為-2mgh

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

1.理想變壓器上接有四個完全相同的燈泡,其中一個與該變壓器的原線圈串聯后接入交流電源,另外三個并聯后接在副線圈兩端.己知四個燈泡均正常發光.該變壓器原、副線圈的匝數之比為( 。
A.3:4B.4:3C.1:3D.3:1

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科目:高中物理 來源: 題型:多選題

18.如圖所示,水平面內有一個閉合導線(由細軟導線制成)繞過兩固定且光滑的小釘子A和D,以及E點處的動滑輪,一根橡皮筋兩端連接動滑輪軸心和固定點O1,使各段導線保持繃緊拉直狀態.以AD為直徑、半徑為R半圓形區域內,有磁感應強度大小為B、方向垂直水平面向下的有界勻強磁場.已知P點為半圓弧AD的中點,導線框的電阻為r.現將導線上的某點C以恒定角速度ω(相對圓心O)從D點沿圓弧移動的過程中,則下列說法正確的是( 。
A.當C點從D點沿圓弧移動到A點的過程中,導線框中感應電流的方向先為逆時針方向,后為順時針方向
B.當C點從D點沿圓弧移動到圖中上∠CAD=30°位置的過程中,通過導線橫截面的電量為$\frac{\sqrt{3}B{R}^{2}}{2r}$
C.當C點沿圓弧移動到P點時,導線框中的感應電動勢最大
D.當C點沿圓弧移動到A點時,導線框中的感應電動勢最大

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

19.一電器中的變壓器可視為理想變壓器,它將220V交變電流改為55V,已知變壓器原線圈匝數為800,則副線圈匝數為( 。
A.100B.200C.1600D.6400

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同步練習冊答案
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