【題目】如圖所示,光滑水平面上有一小車B,右端固定一沙箱,沙箱上連接一水平的輕質(zhì)彈簧,小車與沙箱的總質(zhì)量為M=2kg。車上在與沙箱左側(cè)距離S=1m的位置上放一質(zhì)量為m=1kg小物塊A,物塊A與小車的動摩擦因數(shù)為μ=0.1。僅在沙面上方空間存在水平向右的勻強電場,場強E=2×103V/m。當物塊A隨小車以速度v0=10m/s向右做勻速直線運動時,距沙面H=5m高處有一質(zhì)量為m0=2kg的帶正電q=1×10-2C的小球C,以u0=10m/s的初速度水平向左拋出,最終落入沙箱中。已知小球與沙箱的相互作用時間極短,且忽略彈簧最短時的長度,并取g=10m/s2。求:

1)小球落入沙箱前的速度u和開始下落時與小車右端的水平距離x

2)小車在前進過程中,彈簧具有的最大值彈性勢能EP;

3)設小車左端與沙箱左側(cè)的距離為L,請討論分析物塊A相對小車向左運動的過程中,其與小車摩擦產(chǎn)生的熱量QL的關(guān)系式。

【答案】115m29J3 ;

【解析】1)小球C下落到沙箱的時間為t,則:豎直方向上

所以有:

小球在水平方向做勻減速運動:qE=m0ax

帶入數(shù)據(jù)解得:ax=10m/s2 ux=0

所以小球落入沙箱瞬間的速度:u=uy=gt=10m/s方向豎直向下;

小球開始下落時與小車右端的水平距離:

2)設向右為正,在小球快速落入沙箱的過程中,小車(不含物塊A)和小球的系統(tǒng)在水平方向動量守恒,設小球落入沙箱瞬間,車與球的共同速度為v1,有:

可得:

由于小車速度減小,隨后物塊A相對小車向右運動并將彈簧壓縮,在此過程中,A與小車(含小球)系統(tǒng)動量守恒,當彈簧壓縮至最短時,整個系統(tǒng)有一共同速度v2

解得:v2=6m/s

根據(jù)能量守恒定律,彈簧的最大彈性勢能:

解得:EP=9J

3)隨后彈簧向左彈開物塊A,假設A運動至車的左側(cè)時恰好與車相對靜止,此過程中系統(tǒng)動量仍守恒,所以系統(tǒng)具有的速度仍為:v2=6m/s

根據(jù)功能關(guān)系可知:

解得小車左端與沙箱左側(cè)的距離為:L0=9m

分情況討論如下:

①若 物塊A停在距離沙箱左側(cè)L0=9m處與小車一起運動,因此摩擦產(chǎn)生的熱量為

②若 物塊A最終會從小車左端滑下,因此摩擦產(chǎn)生的熱量為

練習冊系列答案
相關(guān)習題

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【題目】如圖所示,一帶正電的物體位于M處,用絕緣絲線系上帶正電的小球,分別掛在P1P2、P3的位置,可觀察到小球在不同位置時絲線偏離豎直方向的角度不同.關(guān)于此實驗得出的結(jié)論,下列說法中正確的是(  )

A. 電荷之間作用力的大小與兩電荷的帶電性質(zhì)有關(guān)

B. 電荷之間作用力的大小與兩電荷間的距離有關(guān)

C. 電荷之間作用力的大小與兩電荷所帶的電量無關(guān)

D. 電荷之間作用力的大小與絲線的長度有關(guān)

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【題目】如圖所示為四分之一圓柱體OAB的豎直截面,半徑為R,在B點上方的C點水平拋出一個小球,小球軌跡恰好在D點與圓柱體相切,OD與OB的夾角為60°,則C點到B點的距離為( )

A.
B.
C.
D.R

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】某同學要通過實驗精確測定一個約為的電阻的阻值,實驗室提供了下列器材:

A.電源(4V,內(nèi)阻可不計)B.滑動變阻器(050Ω,額定電流2A)

C.電流表(03A,內(nèi)阻約0.025Ω)D.電流表(00.6A,內(nèi)阻約0.125Ω)

E.電壓表(03V,內(nèi)阻約3kΩ)F.電壓表(015V,內(nèi)阻約15kΩ)

G.開關(guān)和導線若干

1為減小測量誤差,在實驗中,電流表應選用,電壓表應選用(選填器材前的的的字母)。

2實驗電路應采用下圖中的(選填”)。

3連接電路,接通開關(guān),改變滑動變阻器滑片P的位置,并記錄對應的電流表示數(shù)I、電壓表示數(shù)U。某次電表示數(shù)如下圖所示,則該電阻阻值為Ω。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖1為驗證機械能守恒定律的實驗裝置示意圖.

(1)為完成此實驗,除了圖中所示器材,還需要有(多選)
A.刻度尺
B.秒表
C.天平
D.交流電源
(2)在一次實驗中,質(zhì)量m的重物自由下落,在紙帶上打出一系列的點,如圖2所示,長度單位cm,那么從起點O到打下計數(shù)點B的過程中重力勢能減少量是△Ep=J,g 取10m/s2

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,質(zhì)量為m的小球固定在桿的一端,在豎直面內(nèi)繞桿的另一端做圓周運動,當小球運動到最高點時,瞬時速度v= ,R是球心到O點的距離,則當球運動到最低點時對桿的作用力是( )

A.6mg的拉力
B.6mg的壓力
C.7mg的拉力
D.7mg的壓力

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】某帶電粒子僅在電場力作用下由A點運動到B點,電力線、粒子在A點的初速度以及運動軌跡如圖所示.由此可以判定( )

A.粒子在A點的加速度大于它在B點的加速度
B.粒子在A點的動能小于它在B點的動能
C.粒子在A點的電勢能小于它在B點的電勢能
D.A點的電勢低于B點的電勢

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】在光滑水平面上,a、b兩球沿水平面相向運動。當兩球間距小于或等于L時,受到大小相等、相互排斥的水平恒力作用;當兩球間距大于L 時,則相互作用力為零。兩球在相互作用區(qū)間運動時始終未接觸, 兩球運動的v-t 圖象如圖所示,則

A. a 球質(zhì)量小于b 球質(zhì)量

B. t1時刻兩球間距最小

C. 0-t2 時間內(nèi),兩球間距逐漸減小

D. 0-t3 時間內(nèi),b 球所受排斥力方向始終與運動方向相反

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,A、B兩物體的質(zhì)量分別為mAmB,且mAmB,整個系統(tǒng)處于靜止狀態(tài),滑輪的質(zhì)量和一切摩擦均不計,如果繩一端由Q點緩慢地向左移到P點,整個系統(tǒng)重新平衡后,物體A的高度和兩滑輪間繩與水平方向的夾角θ變化情況是( )

A. 物體A的高度升高,θ角不變

B. 物體A的高度降低,θ角變小

C. 物體A的高度升高,θ角變大

D. 物體A的高度不變,θ角變小

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