【題目】如圖所示,有一固定在水平面的平直軌道,該軌道由白色軌道和黑色軌道交替排列并平滑連接而成。各段軌道的編號(hào)已在圖中標(biāo)出。僅黑色軌道處在豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,一不帶電的小滑塊A靜止在第1段軌道的最左端,絕緣帶電小滑塊B靜止在第1段軌道的最右端。某時(shí)刻給小滑塊A施加一水平向右的恒力F,使其從靜止開始沿軌道向右運(yùn)動(dòng),小滑塊A運(yùn)動(dòng)到與小滑塊B碰撞前瞬間撤去小滑塊A所受水平恒力;瑝KAB碰撞時(shí)間極短,碰后粘在一起沿軌道向右運(yùn)動(dòng)。已知白色軌道和黑色軌道各段的長(zhǎng)度均為L=0.10m,勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度的大小E=1.0×104N/C;滑塊AB的質(zhì)量均為m=0.010kg,滑塊AB與軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)處處相等,均為μ=0.40,絕緣滑塊B所帶電荷量q=+1.0×10-5C,小滑塊A與小滑塊B碰撞前瞬間的速度大小v=6.0m/sA、B均可視為質(zhì)點(diǎn)(忽略它們的尺寸大小,且不計(jì)A、B間的靜電力作。在A、B粘在一起沿軌道向右運(yùn)動(dòng)過程中電荷量保持不變,取重力加速度g =10m/s2

1)求F的大;

2)碰撞過程中滑塊B對(duì)滑塊A的沖量

3)若AB最終停在軌道上編號(hào)為k的一段,求k的數(shù)值。

【答案】11.84N;(2I=0.030Ns;方向水平向左;(3k=17

【解析】試題分析:對(duì)滑塊A應(yīng)用動(dòng)能定理可以求出力F的大。粌苫瑝K碰撞過程系統(tǒng)動(dòng)量守恒,應(yīng)用動(dòng)量守恒定律可以求出碰撞后的速度,然后應(yīng)用動(dòng)量定理求出B對(duì)A的沖量;求出滑塊經(jīng)過黑色與白色軌道時(shí)損失的機(jī)械能,根據(jù)A、B碰撞后的總機(jī)械能求出滑塊能經(jīng)過黑白軌道的條數(shù),然后分析求出k的數(shù)值.

1)以滑塊A為研究對(duì)象,在第1段軌道上,滑塊A受到摩擦力的大小f=μmg

對(duì)于滑塊A在第1段軌道上從最左端到最右端的過程,

根據(jù)動(dòng)能定理得: ,解得:F=1.84N;

2)設(shè)滑塊AB碰撞后瞬間AB的共同速度為vAB,碰撞過程系統(tǒng)動(dòng)量守恒,以向右為正方向,由動(dòng)量守恒定律得: ,

設(shè)滑塊B對(duì)滑塊A的沖量為I,規(guī)定水平向右為正方向.

以滑塊A為研究對(duì)象,根據(jù)動(dòng)量定理有:

解得: ,滑塊B對(duì)滑塊A沖量的方向水平向左;

3)設(shè)滑塊AB每經(jīng)過一段長(zhǎng)為L的黑色軌道損失的動(dòng)能為,則,

設(shè)滑塊AB每經(jīng)過一段長(zhǎng)為L的白色軌道,損失的動(dòng)能為,則,

設(shè)滑塊AB碰撞后瞬間的總動(dòng)能為,令,解得:N=7.5,

即滑塊通過標(biāo)號(hào)為15的白色軌道后,仍有動(dòng)能: ,

EkE1,故物塊可通過第16號(hào)軌道而進(jìn)入第17號(hào)軌道,

進(jìn)入第17號(hào)軌道時(shí)的動(dòng)能,

故將不能通過第17號(hào)軌道,即最終停在第17號(hào)軌道上.

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】下列說法正確的是(  )

A.做曲線運(yùn)動(dòng)的物體速度大小一定發(fā)生變化

B.速度方向發(fā)生變化的運(yùn)動(dòng)一定是曲線運(yùn)動(dòng)

C.速度變化的運(yùn)動(dòng)一定是曲線運(yùn)動(dòng)

D.做曲線運(yùn)動(dòng)的物體一定有加速度

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】探究求合力的方法的實(shí)驗(yàn)過程中。

(1)如圖所示,用兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)分別鉤住細(xì)繩套,互成角度的拉橡皮條,使它伸長(zhǎng)到某位置O點(diǎn)。在這一步操作中必須記錄的是_________

A.橡皮條伸長(zhǎng)后的總長(zhǎng)度

B.兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)

C.描下O點(diǎn)位置和兩條細(xì)繩套的方向

D.橡皮條固定端的位置

(2)有關(guān)此實(shí)驗(yàn),下列敘述正確的是______

A.兩彈簧測(cè)力計(jì)的拉力可以同時(shí)比橡皮筋的拉力大

B.兩彈簧測(cè)力計(jì)的拉力一定都比橡皮筋的拉力小

C.兩次拉橡皮筋時(shí),需將橡皮筋結(jié)點(diǎn)拉到同一位置O,這樣做的目的是保證兩次彈簧測(cè)力計(jì)拉力的效果相同

D.若只增大某一只彈簧測(cè)力計(jì)的拉力大小而保持橡皮筋結(jié)點(diǎn)位置不變,只需調(diào)整

另一只彈簧測(cè)力計(jì)拉力的大小即可

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】為了加強(qiáng)城市精神文明建設(shè),商丘市人民政府采取了一系列的措施,比如在十字路口印刷機(jī)動(dòng)車禮讓行人的標(biāo)語。如圖是一個(gè)十字路口的示意圖,每條停車線到十字路中心O的距離均為20m。一人騎電動(dòng)助力車以8m/s的速度到達(dá)停車線(圖中A點(diǎn))時(shí),發(fā)現(xiàn)左前方道路一輛貨車正以10m/s的速度駛來,車頭已抵達(dá)停車線(圖中B),設(shè)兩車均沿道路中央作直線運(yùn)動(dòng),助力車可視為質(zhì)點(diǎn),貨車長(zhǎng)6.8m,寬度可不計(jì)。

1)請(qǐng)通過計(jì)算判斷兩車保持上述速度勻速運(yùn)動(dòng),是否會(huì)發(fā)生相撞事故?

2)若轎車保持上述速度勻速運(yùn)動(dòng),而助力車立即作勻加速直線運(yùn)動(dòng),為避免發(fā)生相撞事故,助力車的加速度至少要多大?

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】一質(zhì)量不計(jì)的彈簧原長(zhǎng)為10cm,一端固定于質(zhì)量m=4kg的物體上,另一端施一水平拉力F.若物體與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.25,當(dāng)彈簧拉長(zhǎng)至15cm時(shí),物體恰好被拉動(dòng),( g=10m/s2,設(shè)最大靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力相等)

1)彈簧的勁度系數(shù)多大?

2)若將彈簧拉長(zhǎng)至11cm時(shí)(物體在滑動(dòng)過程中),物體所受的摩擦力大小為多少?

3)物體靜止時(shí),若將彈簧拉長(zhǎng)至13cm,物體所受到的摩擦力大小為多少?

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】關(guān)于曲線運(yùn)動(dòng)和圓周運(yùn)動(dòng),以下說法中錯(cuò)誤的是( 。

A.做曲線運(yùn)動(dòng)的物體受到的合力一定不為零

B.做曲線運(yùn)動(dòng)的物體的速度一定是變化的

C.做圓周運(yùn)動(dòng)的物體受到的合力方向一定指向圓心

D.做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體的加速度方向一定指向圓心

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】下列說法中正確的是(  )

A.在中子星表面的強(qiáng)引力作用下,經(jīng)典力學(xué)仍舊適用

B.經(jīng)典力學(xué)適用于低速運(yùn)動(dòng),不適用于高速運(yùn)動(dòng);適用于微觀世界,不適用于宏觀世界

C.功是矢量,既有大小又有方向

D.正功表示做功的力為動(dòng)力,負(fù)功表示做功的力為阻力

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】一炮艇在湖面上勻速行駛,突然從船頭和船尾同時(shí)向前和向后各發(fā)射一發(fā)炮彈,設(shè)兩炮彈的質(zhì)量相同,相對(duì)于地的速率相同,牽引力、阻力均不變,則船的動(dòng)量和速度的變化情況是( 。

A. 動(dòng)量不變,速度增大 B. 動(dòng)量變小,速度不變

C. 動(dòng)量增大,速度增大 D. 動(dòng)量增大,速度減小

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,在傾角為的固定斜面上靜置一個(gè)質(zhì)量為5kg的物體,物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.8.

1物體所受的摩擦力;

2若用原長(zhǎng)為10cm,勁度系數(shù)為的彈簧沿斜面向上拉物體,使之向上勻速運(yùn)動(dòng)則彈簧的最終長(zhǎng)度是多少?()

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