15.如圖所示,絕緣、粗糙的水平面OB與光滑的$\frac{1}{4}$圓弧軌道BC在B點(diǎn)相切,圓弧軌道半徑R=1m.在圖示的矩形虛線框內(nèi)有一個(gè)水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng),電場(chǎng)的右上角恰好在C點(diǎn),A點(diǎn)是水平面上的一點(diǎn),恰好在電場(chǎng)的左側(cè)邊緣,電場(chǎng)強(qiáng)度E=2.5×104V/m.現(xiàn)有一帶電量為q=-4.0×10-5C,質(zhì)量為m=0.2kg的物塊P靜止在O點(diǎn)處,且物塊與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.25.物塊P在O點(diǎn)到C點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,受到水平力F的作用,F(xiàn)大小與P的速率v的關(guān)系如表所示.在t=0.9s時(shí),物塊P到達(dá)A點(diǎn),物塊到達(dá)B點(diǎn)時(shí)的速度為7m/s.P視為質(zhì)點(diǎn),電荷量保持不變,忽略空氣阻力,求:
v/m•s-1v<22≤v<7v≥7
F/N1.02.52.0

(1)物塊P從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)至速率為2m/s所用的時(shí)間;
(2)物塊從A運(yùn)動(dòng)到C的過(guò)程中,水平力F所做的功;
(3)物塊P到達(dá)C點(diǎn)后,還能上升的高度h.

分析 (1)由牛頓第二定律求出加速度,然后應(yīng)用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的速度公式求出運(yùn)動(dòng)時(shí)間.
(2)應(yīng)用牛頓第二定律求出加速度,應(yīng)用勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律求出位移,然后應(yīng)用功的計(jì)算公式求出功.
(3)應(yīng)用動(dòng)能定理與勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律可以求出物塊上升的高度.

解答 解:(1)滑動(dòng)摩擦力:f=μN(yùn)=μmg=0.25×0.2×10=0.5N,
對(duì)物塊,由牛頓第二定律得:${F_1}-f=ma_1^{\;}$,解得:${a_1}=2.5m/{s^2}$,
由勻變速直線運(yùn)動(dòng)的速度公式得:v1=a1t1,時(shí)間t1=$\frac{{v}_{1}}{{a}_{1}}$=$\frac{2}{2.5}$=0.8s;
(2)物塊從速度2m/s運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)過(guò)程中,
由牛頓第二定律得:F2-f=ma2,解得:${a_2}=10m/{s^2}$,
由速度公式得:v2=v1+a2t2=2+10×(0.9-0.8)=3m/s,
在A到B的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,由牛頓第二定律的:F2-Eq-f=ma3,解得:${a_3}=5m/{s^2}$,
由勻變速直線運(yùn)動(dòng)的速度位移公式得:${v_3}^2-{v_2}^2=2{a_3}x$,解得:x=4m,
功:WF=F2x+F3R=2.5×4+2×1=12J;
(3)在B到C的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,由動(dòng)能定理得:
${F_3}R-mgR-EqR=\frac{1}{2}m{v_C}^2-\frac{1}{2}m{v_B}^2$,解得:vC=7m/s,
由勻變速直線運(yùn)動(dòng)的速度位移公式得:${v_C}^2=2gh$,解得:h=$\frac{{v}_{C}^{2}}{2g}$=$\frac{{7}^{2}}{2×10}$=24.5m;
答:(1)物塊P從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)至速率為2m/s所用的時(shí)間為0.8s;
(2)物塊從A運(yùn)動(dòng)到C的過(guò)程中,水平力F所做的功為12J;
(3)物塊P到達(dá)C點(diǎn)后,還能上升的高度h為24.5m.

點(diǎn)評(píng) 本題中作用力是變力,分析清楚物體所受作用力如何變化、分析清楚物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程是解題的前提與關(guān)鍵,應(yīng)用牛頓第二定律與運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律、動(dòng)能定理與功的計(jì)算公式可以解題.

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題

4.下列關(guān)于質(zhì)點(diǎn)的說(shuō)法中正確的是( 。
A.研究運(yùn)動(dòng)員百米賽跑沖刺動(dòng)作時(shí),運(yùn)動(dòng)員可以看作質(zhì)點(diǎn)
B.研究地球公轉(zhuǎn)時(shí),地球不可以看作質(zhì)點(diǎn)
C.研究足球運(yùn)動(dòng)員踢出的弧線球時(shí),可以將球看作質(zhì)點(diǎn)
D.研究從北京開(kāi)往上海的一列火車(chē)的運(yùn)行總時(shí)間時(shí),火車(chē)可以看作質(zhì)點(diǎn)

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:計(jì)算題

6.如圖所示,長(zhǎng)L=0.20m的絲線的一端拴一質(zhì)量為m=1.0×10-4 kg、帶電荷量為q=+1.0×10-6 C的小球,另一端連在一水平軸O上,整個(gè)裝置處在豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,電場(chǎng)強(qiáng)度E=2.0×103 N/C.現(xiàn)將小球拉到與軸O在同一水平面的A點(diǎn)上,然后給小球一個(gè)豎直向上的初速度v0,使小球可在豎直面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng),取g=10m/s2.求:
(1)v0的最小值;
(2)小球通過(guò)最高點(diǎn)時(shí),絲線對(duì)小球的拉力大小.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:多選題

3.如圖A、B為等量同種電荷,且均為正電荷.M、N、P為A、B連線的中垂線上的三個(gè)點(diǎn),O為連線的中點(diǎn).則( 。
A.將另一點(diǎn)電荷q由M點(diǎn)移到O點(diǎn)過(guò)程中,電場(chǎng)力做功為零
B.M、N、P、O點(diǎn)的電勢(shì)滿足UM<UN<UP<UO
C.在該電場(chǎng)中O點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)最小
D.EM和EP可能大小相等

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:計(jì)算題

10.環(huán)島是在多個(gè)交通路口交匯的地方設(shè)置的交通設(shè)施,某輛汽車(chē)在水平路面上以速度v0=72km/h勻速行駛,距環(huán)島入口x=150m時(shí)發(fā)現(xiàn)環(huán)島,開(kāi)始做勻減速直線運(yùn)動(dòng),減速至v1=36km/h,剛好進(jìn)入環(huán)島入口,已知環(huán)島的半徑為R=50m(路面水平),汽車(chē)總質(zhì)量m=1500kg.
(1)求汽車(chē)減速運(yùn)動(dòng)的加速度a1
(2)若汽車(chē)在減速運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的阻力f=500N,求汽車(chē)剎車(chē)過(guò)程產(chǎn)生的制動(dòng)力F
(3)若駕駛員以速率36km/h在環(huán)島最內(nèi)側(cè)車(chē)道勻速繞行時(shí),汽車(chē)與路面的動(dòng)摩擦因數(shù)至少多大才能保證汽車(chē)不側(cè)滑.(已知最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力)

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:填空題

20.用控制變量法來(lái)研究影響平等板電容器電容的因素裝置如圖所示,設(shè)兩極板正對(duì)面積為S,極板間的距離為d,靜電計(jì)指針偏角為θ.實(shí)驗(yàn)中,極板所帶電荷量不變,開(kāi)始兩板間為空氣(可近似當(dāng)真空處理).實(shí)驗(yàn)中靜電計(jì)指針偏角越大,表示平行板兩極的電壓就越大.在實(shí)驗(yàn)中觀察θ的變化,從而推導(dǎo)出電容器的電容與各量的關(guān)系,當(dāng):
保持S不變,增大d,觀察到θ變大;則電容器的電容變小(填“變大”、“變小”或“不變”)
保持d不變,增大S,觀察到θ變小;則電容器的電容變大(填“變大”、“變小”或“不變”)
保持S、d不變,兩極間插入電介質(zhì),觀察到θ變;則電容器的電容變大(填“變大”、“變小”或“不變”)

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題

7.如圖所示,一質(zhì)量為m的重物放在水平地面上,上端用一根輕彈簧相連.現(xiàn)用手拉彈簧的上端P緩慢向上移動(dòng),當(dāng)P點(diǎn)位移為H時(shí),重物離開(kāi)地面一段距離h,則在此過(guò)程中( 。
A.拉彈簧的力對(duì)系統(tǒng)做功為mgHB.重物m的機(jī)械能守恒
C.彈簧的勁度系數(shù)等于$\frac{mg}{H-h}$D.彈簧和重物組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:計(jì)算題

4.如圖所示,長(zhǎng)為l絕緣細(xì)線拴一電荷量為-q質(zhì)量為m的小球,處在豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,給小球在A點(diǎn)水平方向某速度時(shí),小球在豎直平面內(nèi)以O(shè)為圓心做勻速圓周運(yùn)動(dòng),A、B分別為軌跡的最低點(diǎn)和最高點(diǎn),重力加速度為g.求:
(1)電場(chǎng)強(qiáng)度大小
(2)小球從A到B電勢(shì)能變化.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:多選題

5.將一物體以20m/s的初速度豎直向上拋出,忽略空氣阻力的影響,過(guò)一段時(shí)間后其速度大小變?yōu)?0m/s,(取g=10N/kg)則這段時(shí)間可能為( 。
A.4sB.3sC.2sD.1s

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