答案力學壓軸題12月23日

2022-10-14 04:00:05 字數 3716 閱讀 1280

1 如圖4所示,放在斜面上的長木板b的上表面是光滑的,給b乙個沿斜面向下的初速度v0,b沿斜面勻速下滑.在b下滑的過程中,在b的上端輕輕地放上物體a,若兩物體的質量均為m,斜面傾角為θ,則b的加速度大小為____,方向為_____;

2 如圖所示,在傾角為300的光滑斜面上放置質量分別為m和的四個木塊,其中兩個質

量為m的木塊間用一不可伸長的輕繩相連,木塊間的最大靜摩擦力是fm. 現用平行於

斜面的拉力f拉其中乙個質量為的木塊,使四個木塊沿斜面以同一加速度向下運動,則

拉力f的最大值是c )

ab.cd.要使四個物體一塊做加速運動而不產生相對活動,則兩接觸面上的摩擦力不能超過最大靜摩擦力;分析各物體的受力可確定出下面質量為m的物體先達到最大靜摩擦力;由牛頓第二定律可求得拉力t.

解答:解:當下面2m的物體摩擦力達到最大時,拉力f達到最大.

將4個物體看做整體,由牛頓第二定律:f+6mgsin30°=6ma ①將2個m 及上面的2m 看做整體:fm+4mgsin30=4ma ②

由①、②解得:f=

fm故選c.

13.(12分) 如圖所示,質量m=kg的木塊a套在水平桿上,並用輕繩將木塊a與質量m=kg的小球相連。今用跟水平方向成α=300角的力f=n,拉著球帶動木塊一起向右勻速運動,運動中m、m相對位置保持不變,取g=10m/s2。

求:(1)運動過程中輕繩與水平方向夾角θ;

(2)木塊與水平桿間的動摩擦因數為μ。

13.(12分) 解析:

(1)設細繩對b的拉力為t,由平衡條件可得:

如圖所示,一質量m=2.0kg的長木板靜止放在光滑水平面上,在木板的右端放一質量m=1.0kg可看作質點的小物塊,小物塊與木板間的動摩擦因數為μ=0.

2.用恒力f向右拉動木板使木板在水平面上做勻加速直線運動,經過t=1.0s後撤去該恒力,此時小物塊恰好運動到距木板右端l=1.

0m處。在此後的運動中小物塊沒有從木板上掉下來.求:

(1)小物塊在加速過程中受到的摩擦力的大小和方向;

(2)作用於木板的恒力f的大小;

(3)木板的長度至少是多少?

1.(20分)(注意:在試題卷上作答無效)

一探險隊員在探險時遇到一山溝,山溝的一側豎直,另一側的坡面呈拋物線形狀。此隊員從山溝的豎直一側,以速度v0沿水平方向跳向另一側坡面。如圖所示,以溝底的o點為原點建立座標系oxy。

已知,山溝豎直一側的高度為2h,坡面的拋物線方程為y=,探險隊員的質量為m。人視為質點,忽略空氣阻力,重力加速度為g。

(1)求此人落到坡面時的動能;

(2)此人水平跳出的速度為多大時,他落在坡麵時的動能最小?動能的最小值為多少?

【解】(1)設探險隊員在空中運動的時間為t,在坡面上落點的橫座標為x,縱座標為y。由運動學公式和已知條件得

根據題意有

由機械能守恆,落到地面時的動能為

聯立式得

(2)式可以改寫為

極小的條件為式中的平方項等於0,由此得

此時,則最小動能為

2.如圖,x軸在水平地面內,y軸沿豎直方向。圖中畫出了從y軸上沿x軸正向丟擲的三個小球a、b和c的運動軌跡,其中b和c是從同一點丟擲的,不計空氣阻力,則

a.a的飛行時間比b的長

b.b和c的飛行時間相同

c.a的水平速度比b的小

d.b的初速度比c的大

【答案】b、d

24.(14分)

拖把是由拖杆和拖把頭構成的擦地工具(如圖)。設拖把頭的質量為m,拖桿質量可以忽略;拖把頭與地板之間的動摩擦因數為常數μ,重力加速度為g,某同學用該拖把在水平地板上拖地時,沿拖桿方向推拖把,拖桿與豎直方向的夾角為θ。

(1)若拖把頭在地板上勻速移動,求推拖把的力的大小。

(2)設能使該拖把在地板上從靜止剛好開始運動的水平推力與此時地板對拖把的正壓力的比值為λ。已知存在一臨界角θ0,若θ≤θ0,則不管沿拖桿方向的推力多大,都不可能使拖把從靜止開始運動。求這一臨界角的正切tanθ0。

【解析】(1)設該同學沿拖桿方向用大小為f的力推拖把。將推拖把的力沿豎直和水平方向分解,按平衡條件有

式中n和f分別為地板對拖把的正壓力和摩擦力。按摩擦定律有

聯立①②③式得

(2)若不管沿拖桿方向用多大的力都不能使拖把從靜止開始運動,應有

這時,式仍滿足。聯立式得

現考察使上式成立的θ角的取值範圍。注意到上式右邊總大於零,且當f無限大時極限為零,有

使上式成立的θ角滿足,這裡θ0是題中所定義的臨界角,即當時,不管拖桿方向用多大的力都推不動拖把。臨界角的正切為

22.(16分)

如圖所示,質量為m的小物塊在粗糙水平桌面上做直線運動,經距離l後以速度v飛離桌面,最終落在水平地面上。已知l=1.4m,v=3.

0m/s,m=0.10kg,物塊與桌面間的動摩擦因數μ=0.25,桌面高h=0.

45m.不計空氣阻力,重力加速度取10m/s2。求

(1)小物塊落地點距飛出點的水平距離s;

(2)小物塊落地時的動能ek

(3)小物塊的初速度大小v0.

23.(18分) 摩天大樓中一部直通高層的客運電梯,行程超過百公尺。電梯的簡化模型如圖1所示。

考慮安全、舒適、省時等因索,電梯的加速度a隨時間t變化的a-t影象如圖2所示。已知電梯在t=0時由靜止開始上公升,電梯總質量kg。忽略一切阻力,重力加速度g取10m/s2。

(1) 求電梯在上公升過程中受到的最大拉力f1和最小拉力f2;

(2)模擬是一種常用的研究方法。對於直線運動,教科書中講解了由v-t影象求位移的方法。請你借鑑此方法,對比加速度和速度的定義,根據圖2所示a-t影象,求電梯在第1s內的速度改變量△v1和第2s末的速率v2;

(3)求電梯以最大速率上公升時,拉力做功的功率p;再求在0~11s時間內,拉力和重力對電梯所做的總功w。

(18分)

(1)由牛頓第二定律,有 f-mg= ma

由a─t影象可知,f1和f2對應的加速度分別是a1=1.0m/s2,a2=-1.0m/s2

f1= m(g+a1)=2.0×103×(10+1.0)n=2.2×104n

f2= m(g+a2)=2.0×103×(10-1.0)n=1.8×104n

(2)模擬可得,所求速度變化量等於第1s內a─t圖線下的面積

1=0.50m/s

同理可得2=υ2-υ0=1.5m/s

0=0,第2s末的速率 υ2=1.5m/s

(3)由a─t影象可知,11s~30s內速率最大,其值等於0~11s內a─t圖線下的面積,有

m=10m/s

此時電梯做勻速運動,拉力f等於重力mg,所求功率

p=fυm=mgυm=2.0×103×10×10w=2.0×105w

由動能定理,總功

w=ek2-ek1=mυm2-0=×2.0×103×102j=1.0×105j

24.(20分)

勻強電場的方向沿x軸正向,電場強度e隨x的分布如圖所示。圖中e0和d均為已知量。將帶正電的質點a在o點由靜止釋放。

a離開電場足夠遠後,再將另一帶正電的質點b放在o點也由靜止釋放。當b在電場中運動時,a、b間的相互作用力及相互作用能均為零;b離開電場後,a、 b間的相互作用視為靜電作用。已知a的電荷量為q, a和b的質量分別為m和。

不計重力。

(1)求a在電場中的運動時間t;

(2)若b的電荷量,求兩質點相互作用能的最大值epm

(3)為使b離開電場後不改變運動方向,求b所帶電荷量的最大值qm

解析:(1)由牛頓第二定律,a在電場中運動的加速度:,a在電場中做勻變速直線運動:。解得運動時間:

(2)設a、b離開電場時的速度分別為υa0、υb0,由動能定理,有, ①

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