解得 P = 0.20W 查看更多

 

題目列表(包括答案和解析)

如圖(a)所示,ABCO是固定在一起的T型支架,其中水平部分AC是質量為M=2kg、長度為L=1m的勻質薄板,OB是輕質硬桿,下端通過光滑鉸鏈連接在水平地面上,可繞水平軸O在豎直面內自由轉動,支架A端擱在左側平臺上.已知AB的長度l1=
3
4
L,OB的長度h=0.5m.現(xiàn)有一質量為m=2kg的鋼塊(可看成質點)以v0=3m/s的水平初速度滑上AC板,鋼塊與板間動摩擦因數μ=0.5.問:T型支架會不會繞O軸翻轉?(g=10m/s2
某同學的解題思路如下:
支架受力情況如圖(b),設支架即將翻轉時鋼塊位于B右側x處,根據力矩平衡的方程:
Mg(l1-
L
2
)=N?x,式中N=mg,
解得x=0.2m.
此時鋼塊離A端
s1=
3
4
L+x=0.95m.
然后算出鋼塊以v0=3m/s的初速度在AC板上最多能滑行的距離s2;

比較這兩個距離:
若s2≤s1,則T型支架不會繞O軸翻轉;
若s2>s1,則會繞O軸翻轉.
請判斷該同學的解題思路是否正確.若正確,請按照該思路,將解題過程補充完整,并求出最后結果;若不正確,請用自己的方法算出正確的結果.

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第一問  車和物體收到的力都是摩擦力

f=μmg   車的加速度a1=f/M=μmg/M=1m/s^2

滑塊的加速度a2=f/m=μmg/m=5m/s^2

第二問  S=2.7m

假設不能從車上滑出  那么滑塊最后必定停留在車上   并且和車具有同樣的末速度  設為v'

因為系統(tǒng)在水平方向上所受的合外力為零  所以滿足動量守恒

Mv+mv0=(M+m)*v' →  v'=v0*m/(M+m)=7.5*10/(10+50)=1.25m/s

然后我們看能量  如果系統(tǒng)的初動能減去末動能  小于摩擦力所能做的最大功(就是滑塊滑到頭 但沒掉下來)  那么假設成立  反之  不成立  不能明白的話  我們看下面具體的解答

先求系統(tǒng)的末動能  Ek'=1/2(M+m)v'^2=1/2*(50+10)*1.25^2=46.875(J)

系統(tǒng)的初動能  Ek=1/2mv0^2=1/2*10*7.5^2=281.25(J)

摩擦力所能做的最大功   W=fs=μmgs=0.5*10*10*3=150(J)

Ek-Ek'>W  所以也就是說  系統(tǒng)的初動能被摩擦力消耗掉一部分后【克服摩擦力做功】  所剩下的動能  還是要大于他們最后一起以同樣的速度運動時的動能  因此滑塊最后不肯能停在車上

那么   我們就來求滑塊落地時與平板車右端間的水平距離

因為滑塊滑出小車后  在水平方向上和小車都是做勻速運動

所以他們之間的距離  就是他們的速度差乘以滑塊落地所需的時間

那么  我們就需要算出滑塊的末速度v'和小車的末速度v''

現(xiàn)在有兩個未知數 那就必須有兩個方程

第一個方程是能量方程  Ek-W=1/2mv'^2+1/2Mv''^2

第二個方程是動量方程  mv0=mv'+Mv''

聯(lián)立這兩個方程 解得  v''=0.5m/s  或 v''=2m/s(舍掉)

從而得到v'=5m/s

接下來算滑塊落地要多長時間

由h=1/2gt^2  帶入數據  得t=0.6s

所以最后的答案:  S=(v'-v'')*t=4.5*0.6=2.7m

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某探究小組利用如圖所示裝置探究平拋運動中機械能是否守恒.在斜槽軌道的末端安裝一個光電門B,調節(jié)激光束與球心等高,斜槽末端水平.地面上依次鋪有白紙、復寫紙,讓小球從斜槽上固定位置A點無初速釋放,通過光電門后落在地面的復寫紙上,在白紙上留下打擊印.重復實驗多次,測得小球通過光電門的平均時間為2.50ms(毫秒).當地重力加速度為9.8m/s2
(1)小球直徑為0.50cm,由此可知小球通過光電門的速度vB=
2.00
2.00
m/s;
(2)實驗測得軌道離地面的高度h=0.441m,小球的平均落點P到軌道末端正下方O點的距離x=0.591m,則由平拋運動規(guī)律解得小球平拋的初速度v0=
1.99
1.99
m/s;
(3)在誤差允許范圍內,實驗結果滿足小球通過光電門的速度vB與由平拋運動規(guī)律求解的平拋初速度v0滿足
相等
相等
關系,就可以認為平拋運動過程中機械能是守恒的.

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某小組利用如圖甲所示裝置探究平拋運動中機械能是否守恒.在斜槽軌道的末端安裝一個光電門B,調節(jié)激光束與球心等高,斜槽末端水平.地面上依次鋪有白紙、復寫紙,讓小球從斜槽上固定位置A點無初速釋放,通過光電門后落在地面的復寫紙上,在白紙上留下打擊。貜蛯嶒灦啻,測得小球通過光電門的平均時間為2.50ms.當地重力加速度為
9.8m/s2,計算結果保留三位有效數字.
①用游標卡尺測得小球直徑如圖乙所示,則小球直徑為d=
0.50
0.50
cm,由此可知小球通過光電門的速度vB=
2.00
2.00
m/s;
②實驗測得軌道離地面的高度h=0.441m,小球的平均落點P到軌道末端正下方O點的距離x=0.591m,則由平拋運動規(guī)律解得小球平拋的初速度v0=
1.97
1.97
m/s;
③在誤差允許范圍內,實驗結果滿足小球通過光電門的速度vB與由平拋運動規(guī)律求解的平拋初速度v0滿足
v0=vB
v0=vB
關系,就可以認為平拋運動過程中機械能是守恒的.

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圖1所示是用電動砂輪打磨工件的裝置.砂輪的轉軸通過圖中O點垂直于紙面,AB是一長度l=0.50m、質量m1=1kg的均勻剛性細桿,可繞過A端的固定軸在豎直面(圖中紙面)內無摩擦地轉動.工件C固定在AB桿上,其質量m2=2kg,工件的重心、工件與砂輪的接觸點P以及O點都在過AB中點的豎直線上,P到AB桿的垂直距離d=0.1m.AB桿始終處于水平位置,砂輪與工件之間的動摩擦系數μ=0.5.當砂輪逆時針轉動時,要使工件對砂輪的壓力F0=80N,則施于B端豎直向下的力FB應是多大?(g取10m/s2
某同學解法如下:當砂輪靜止時,把AB桿和工件看成一個物體,由力矩的平衡,得:F0
l
2
F0d=(m1+m2)g
l
2
+FBl

解得:FB=
1
2
[F0-(m1+m2)g]+μF0
d
l


(1)判斷該同學的解法是否正確?若正確,請求出FB的數值;若錯誤,請列出正確的方程式,并求出FB的數值.
(2)若施于B端豎直向下的力FB的作用點沿AB桿以0.1m/s的速度向左勻速運動,要保持工件對砂輪的壓力F0仍為80N,則求出FB隨時間變化的函數關系式.
(3)若FB=200N時桿會斷裂,求FB從B點開始運動的時間,并在圖2中作出FB-t圖象.

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