如圖所示,車廂內(nèi)的小桌上固定一光滑斜面,除去小球車廂的總質(zhì)量為M、小球的質(zhì)量為m,斜面傾角為α.車在水平推力作用下向右做勻加速直線運(yùn)動(dòng),小球(視為質(zhì)點(diǎn))始終與車相對(duì)靜止,小球距桌面的高度為h,距車廂地板高度為H,離桌面邊緣水平距離為L(zhǎng),離車廂前壁的距離為d.車在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所受的阻力等于車對(duì)地面壓力的k倍,重力加速度為g.
(1)、求水平推力F1的大小
(2)、若M=10kg,m=1kg,α=37°,k=0.20,h=0.20m,H=0.80m,L=0.30m,d=1.60m,g=10m/s2.當(dāng)車速為v=15m/s時(shí),撤去推力F1同時(shí)對(duì)車施加水平向左的拉力F2(如虛線所示),小球立即離開(kāi)斜面向右飛去.為使小球在運(yùn)動(dòng)中不碰到桌子和前壁,所加拉力F2應(yīng)滿足什么條件?

【答案】分析:(1)對(duì)小球進(jìn)行受力分析,根據(jù)牛頓第二定律求得加速度,對(duì)整體根據(jù)牛頓第二定律即可求解F1的大;
(2)撤去推力F1同時(shí)對(duì)車施加水平向左的拉力F2(如虛線所示),小球立即離開(kāi)斜面向右飛去.此時(shí)小球做平拋運(yùn)動(dòng),為使小球在運(yùn)動(dòng)中不碰到桌子和前壁,則小球剛好運(yùn)動(dòng)到桌子右端或車廂右下角.車廂在F2的作用下做勻減速運(yùn)動(dòng),根據(jù)位移關(guān)系求出加速度,再根據(jù)牛頓第二定律即可求解.
解答:解:(1)對(duì)小球進(jìn)行受力分析,根據(jù)牛頓第二定律得:
mgtanα=ma
解得a=gtanα
對(duì)整體有:
F1-k(M+m)=(M+m)a
解得:F1=(M+m)g(k+tanα)
(2)撤去推力F1同時(shí)對(duì)車施加水平向左的拉力F2(如虛線所示),小球立即離開(kāi)斜面向右飛去.
此時(shí)小球做平拋運(yùn)動(dòng),為使小球在運(yùn)動(dòng)中不碰到桌子和前壁,則小球剛好運(yùn)動(dòng)到桌子右端或車廂右下角.
若小球剛好運(yùn)動(dòng)到桌子右端,則
運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為;t==
水平位移為:x=vt=3m
所以車廂運(yùn)動(dòng)的位移為s=x-L=2.7m
對(duì)車廂有:s=
解得:a=15m/s2
F2+kMg=Ma
解得F2=130N
若小球剛好運(yùn)動(dòng)到車廂右下角,則
運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為;t==
水平位移為:x=vt=6m
所以車廂運(yùn)動(dòng)的位移為s=x-d=4.4m
對(duì)車廂有:s=
解得:a=20m/s2
F2+kMg=Ma
解得F2=180N
綜上可知:為使小球在運(yùn)動(dòng)中不碰到桌子和前壁,所加拉力F2應(yīng)滿足130N<F2<180N.
答:(1)、求水平推力F1的大小為(M+m)g(k+tanα);
(2)、為使小球在運(yùn)動(dòng)中不碰到桌子和前壁,所加拉力F2應(yīng)滿足130N<F2<180N.
點(diǎn)評(píng):本題主要運(yùn)用了隔離法和整體法,要根據(jù)題目需要選擇研究對(duì)象運(yùn)用牛頓第二定律求解,要注意小球離開(kāi)斜面后做平拋運(yùn)動(dòng),難度較大.
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:

如圖所示,有些地區(qū)的鐵路由于彎多、彎急,路況復(fù)雜,依靠現(xiàn)有車型提速的難度較大,鐵路部門(mén)通過(guò)引進(jìn)擺式列車來(lái)解決轉(zhuǎn)彎半徑過(guò)小造成的離心問(wèn)題,擺式列車是集電腦、自動(dòng)控制等高新技術(shù)于一體的新型高速列車.當(dāng)列車轉(zhuǎn)彎時(shí),在電腦控制下,車廂會(huì)自動(dòng)傾斜,使得車廂受到的彈力FN與車廂底板垂直,F(xiàn)N與車廂重力的合力恰好等于向心力,車廂沒(méi)有離心側(cè)翻的趨勢(shì)(車輪內(nèi)緣還要受到外軌側(cè)向的彈力),當(dāng)列車行走在直線上時(shí),車廂又恢復(fù)原狀,就像玩具“不倒翁”一樣.它的優(yōu)點(diǎn)是能夠在現(xiàn)有線路上運(yùn)行,無(wú)需對(duì)線路等設(shè)施進(jìn)行較大的改造.運(yùn)行實(shí)踐表明:擺式列車通過(guò)彎道的速度可提高20%---40%,最高可達(dá)50%,擺式列車不愧為“曲線沖刺能手”.假設(shè)有一超高速擺式列車在水平面內(nèi)行駛,以360Km/h的速度轉(zhuǎn)彎,轉(zhuǎn)彎半徑為2Km,則質(zhì)量為50Kg 的乘客在拐彎過(guò)程中所受到的火車給他的作用力約為( 。

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

精英家教網(wǎng)如圖所示,有些地區(qū)的鐵路由于彎多、彎急、路況復(fù)雜,依靠現(xiàn)有車型提速的難度較大,鐵路部門(mén)通過(guò)引進(jìn)擺式列車來(lái)解決轉(zhuǎn)彎半徑過(guò)小造成的離心問(wèn)題,擺式列車是集電腦、自動(dòng)控制等高新技術(shù)于一體的新型高速列車.當(dāng)列車轉(zhuǎn)彎時(shí),在電腦控制下,車廂會(huì)自動(dòng)傾斜,當(dāng)列車行走在直線上時(shí),車廂又恢復(fù)原狀,就像玩具“不倒翁”一樣.它的優(yōu)點(diǎn)是能夠在現(xiàn)有線路上運(yùn)行,無(wú)需對(duì)線路等設(shè)施進(jìn)行較大的改造.運(yùn)行實(shí)踐表明:擺式列車通過(guò)彎道的速度可提高20%-40%,最高可達(dá)50%,擺式列車不愧為“曲線沖刺能手”.假設(shè)有一超高速擺式列車在水平面內(nèi)行駛,以360km/h的速度轉(zhuǎn)彎,轉(zhuǎn)彎半徑為2Km,則質(zhì)量為50kg的乘客在拐彎過(guò)程中所受到的火車給他的作用力約為( 。

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

如圖所示,有些地區(qū)的鐵路由于彎多、彎急,路況復(fù)雜,依靠現(xiàn)有車型提速的難度較大,鐵路部門(mén)通過(guò)引進(jìn)擺式列車來(lái)解決轉(zhuǎn)彎半徑過(guò)小造成的離心問(wèn)題,擺式列車是集電腦、自動(dòng)控制等高新技術(shù)于一體的新型高速列車。當(dāng)列車轉(zhuǎn)彎時(shí),在電腦控制下,車廂會(huì)自動(dòng)傾斜,使得車廂受到的彈力FN與車廂底板垂直,F(xiàn)N與車廂重力的合力恰好等于向心力,車廂沒(méi)有離心側(cè)翻的趨勢(shì),當(dāng)列車行走在直線上時(shí),車廂又恢復(fù)原狀,就像玩具“不倒翁”一樣。它的優(yōu)點(diǎn)是能夠在現(xiàn)有線路上運(yùn)行,無(wú)需對(duì)線路等設(shè)施進(jìn)行較大的改造。運(yùn)行實(shí)踐表明:擺式列車通過(guò)彎道的速度可提高20%---40%,最高可達(dá)50%,擺式列車不愧為“曲線沖刺能手”。假設(shè)有一超高速擺式列車在水平面內(nèi)行駛,以360Km/h的速度轉(zhuǎn)彎,轉(zhuǎn)彎半徑為2 Km,則質(zhì)量為50Kg 的乘客在拐彎過(guò)程中所受到的火車給他的作用力約為:(    )

A.0        B.500N         C.559N               D.717N

 

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

如圖所示,車廂A以速度V0=6.0m/s沿平直軌道勻速前進(jìn),在車廂內(nèi)水平桌面上有一個(gè)小物塊C隨車廂A一起運(yùn)動(dòng),已知水平桌面的高度h=0.80m,小物塊與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)=0 .20。在車廂A的正前方軌道上放著車廂B,且A的總質(zhì)量(不包括小物塊)與車廂B的質(zhì)量相等,兩車廂碰撞掛接后連在一起,假設(shè)此后它們始終以共同的速度勻速前進(jìn)(取g=10m/s2

1.兩車廂掛接后的共同速度v=?

2.兩車廂掛接后,小物塊C開(kāi)始沿桌面向前滑動(dòng),最后落在車廂A的地板上,總共經(jīng)歷的時(shí)間t=1.0s,求小物塊在水平桌面上滑行的距離s=?

 

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源:2010-2011學(xué)年浙江省高三三月月考(理綜)物理部分 題型:選擇題

如圖所示,有些地區(qū)的鐵路由于彎多、彎急,路況復(fù)雜,依靠現(xiàn)有車型提速的難度較大,鐵路部門(mén)通過(guò)引進(jìn)擺式列車來(lái)解決轉(zhuǎn)彎半徑過(guò)小造成的離心問(wèn)題,擺式列車是集電腦、自動(dòng)控制等高新技術(shù)于一體的新型高速列車。當(dāng)列車轉(zhuǎn)彎時(shí),在電腦控制下,車廂會(huì)自動(dòng)傾斜,使得車廂受到的彈力FN與車廂底板垂直,F(xiàn)N與車廂重力的合力恰好等于向心力,車廂沒(méi)有離心側(cè)翻的趨勢(shì)(車輪內(nèi)緣還要受到外軌側(cè)向的彈力),當(dāng)列車行走在直線上時(shí),車廂又恢復(fù)原狀,就像玩具“不倒翁”一樣。它的優(yōu)點(diǎn)是能夠在現(xiàn)有線路上運(yùn)行,無(wú)需對(duì)線路等設(shè)施進(jìn)行較大的改造。運(yùn)行實(shí)踐表明:擺式列車通過(guò)彎道的速度可提高20%---40%,最高可達(dá)50%,擺式列車不愧為“曲線沖刺能手”。假設(shè)有一超高速擺式列車在水平面內(nèi)行駛,以360Km/h的速度轉(zhuǎn)彎,轉(zhuǎn)彎半徑為2 Km,則質(zhì)量為50Kg 的乘客在拐彎過(guò)程中所受到的火車給他的作用力約為(        )

A. 500N          B.559N          C. 707N                D. 0

 

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊(cè)答案