分析 (1)先求出A與C間的摩擦力為fA=μAmAg=100N,B與C間摩擦力為fB=μBmBg=100N.力F從零逐漸增大,當(dāng)增大到100N時(shí),物塊A開始向右移動(dòng)壓縮輕彈簧,此時(shí)B仍保持靜止,彈簧的壓縮量設(shè)為x,力F=fA+kx,當(dāng)x=0.5m時(shí),力F=fA+fB=200N,此時(shí)B將緩慢地向右移.B在移動(dòng)0.5m的過程中,力F保持F=200N不變,彈簧壓縮了0.5m,B離木板C的右端0.2m,A離木板C有左端1.0m.根據(jù)這些條件可作出力F隨A位移的變化圖線.
(2)根據(jù)F-S圖象的“面積”可求出力F在B緩慢地向右移動(dòng)0.5m的過程中所做的功.根據(jù)能量守恒定律得知,推力做功等于彈簧儲(chǔ)存的彈性勢能E0的大小與A克服摩擦力做功之和.
(3)分析三個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài):撤去力F之后,AB兩物塊給木板C的摩擦力的合力為零,木板靜止不動(dòng),由動(dòng)量守恒可求出AB速度之比,則可得到位移關(guān)系,判斷哪個(gè)物塊先
先彈出木板C.對(duì)三個(gè)物體,由能量守恒定律和動(dòng)量守恒結(jié)合求解最終C的速度.
解答 解:(1)A與C間的摩擦力為:fA=μAmAg=0.5×20×10N=100N,B與C間摩擦為:fB=μBmBg=0.25×40×10N=100N,
推力F從零逐漸增大,當(dāng)增大到100N時(shí),物塊A開始向右移動(dòng)壓縮輕彈簧(此時(shí)B仍保持靜止),設(shè)壓縮量為x,則力 F=fA+kx,
當(dāng)x=0.5m時(shí),力F=fA+fB=200N,此時(shí)B將緩慢地向右移.B在移動(dòng)0.5m的過程中,力F保持F=200N不變,彈簧壓縮了0.5m,B離木板C的右端0.2m,A離木板C有左端1.0m.作出力F隨A位移的變化圖線如圖所示.
(2)在物塊B移動(dòng)前,力F作用于物塊A,壓縮彈簧使彈簧貯存了彈性勢能E0,物塊A移動(dòng)了s=0.5m,設(shè)力F做功為W,由能量守恒可得
彈簧貯存的彈性勢能大小為:E0=W-fAs=$\frac{100+200}{2}$×0.5J-100×0.5J=25J
(3)撤去力F之后,AB兩物塊給木板C的摩擦力的合力為零,故在物塊AB滑離木板C之前,C仍靜止不動(dòng).物塊AB整體所受外力的合力也為零,其動(dòng)量守恒,取向右為正方向,可得
mAvA=mBvB
由題可知,始終vA:vB=mB:mA=2:1
當(dāng)物塊B在木板C上向右滑動(dòng)了0.2m,物塊A則向左滑動(dòng)了0.4m,但A離木板C的左端還有d=0.6m.可見,物塊B先滑離木板C.
并且兩物體的相對(duì)位移△s=0.4m+0.2m=0.6m>0.5m(彈簧的壓縮量),彈簧儲(chǔ)存的彈性勢能已全部釋放,由能量守恒定律有
12E0=$\frac{1}{2}$${m}_{A}{v}_{A}^{2}$+$\frac{1}{2}{m}_{B}{v}_{B}^{2}$+fA•△s
由此求出物塊B滑離木板C時(shí)A物塊的速度為vA=4m/s
設(shè)此后A滑離木板C時(shí),物體A的速度vA′,木板C的速度vc′,有動(dòng)量守恒定律有
mAvA=mAvA′+mCvC′
由能量守恒有 fAd=$\frac{1}{2}$${m}_{A}{v}_{A}^{2}$-($\frac{1}{2}$mAvA′2+$\frac{1}{2}$mCvC′2)
將d=0.6m及有關(guān)數(shù)據(jù)代入上兩式解得:vC′=1m/s,(vC′=3m/s,不合題意舍棄)
答:
(1)推力F隨A位移的變化圖線如圖所示;
(2)彈簧儲(chǔ)存的彈性勢能E0的大小為25J;
(3)最終C的速度是1m/s.
點(diǎn)評(píng) 本題是復(fù)雜的力學(xué)綜合題,既要分析三個(gè)物體的受力情況,確定出它們的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),還要根據(jù)動(dòng)量守恒和能量守恒定律結(jié)合求解C的最終速度.
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科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題
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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題
A. | A點(diǎn)的場強(qiáng)一定大于B點(diǎn)的場強(qiáng) | |
B. | A點(diǎn)的電勢一定比B點(diǎn)高 | |
C. | 這個(gè)電場一定是正電荷形成的 | |
D. | 在B點(diǎn)由靜止釋放一個(gè)質(zhì)子,它一定向A點(diǎn)運(yùn)動(dòng) |
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科目:高中物理 來源: 題型:實(shí)驗(yàn)題
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科目:高中物理 來源: 題型:多選題
A. | 兩根細(xì)繩必須等長 | |
B. | 橡皮條應(yīng)與兩繩夾角的平分線在同一直線上 | |
C. | 在使用彈簧秤時(shí)要注意使彈簧秤與木板平面平行 | |
D. | 在用兩個(gè)彈簧秤同時(shí)拉細(xì)繩時(shí)要注意使兩個(gè)彈簧秤的讀數(shù)相等 | |
E. | 在用兩個(gè)彈簧秤同時(shí)拉細(xì)繩時(shí)必須將橡皮條的另一端拉到用一個(gè)彈簧秤拉時(shí)記下的位置 |
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科目:高中物理 來源: 題型:實(shí)驗(yàn)題
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科目:高中物理 來源: 題型:多選題
A. | 粒子帶正電 | B. | 粒子在運(yùn)動(dòng)中電勢能逐漸減少 | ||
C. | 粒子在運(yùn)動(dòng)中動(dòng)能逐漸減少 | D. | 粒于的運(yùn)動(dòng)軌跡為半邊拋物線 |
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科目:高中物理 來源: 題型:計(jì)算題
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科目:高中物理 來源:2017屆河北省武安市高三上學(xué)期期中考物理試卷(解析版) 題型:簡答題
如圖所示,一電荷量q=3×10-4C帶正電的小球,用絕緣細(xì)線懸于豎直放置足夠大的平行金屬板中的O點(diǎn).S合上后,小球靜止時(shí),細(xì)線與豎直方向的夾角α=37°.已知兩板相距d=0.1m,電源電動(dòng)勢E=12V,內(nèi)阻r=2Ω,電阻R1=4Ω,R2=R3=R4=12Ω.g取10m/s2.求:
(1)流過電源的電流強(qiáng)度;
(2)兩板間的電場強(qiáng)度的大。
(3)小球的質(zhì)量.
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