如图所示,静止在粗糙水平面上的斜面体有三个光滑斜面AB、AC和CD.已知斜面AB与水平方向成37°角,斜面AC与水平方向成53°角,斜面CD与水平方向成30°角
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如图所示,静止在粗糙水平面上的斜面体有三个光滑斜面AB、AC和CD.已知斜面AB与水平方向成37°角,斜面AC与水平方向成53°角,斜面CD与水平方向成30°角
题型:不详
难度:
来源:
如图所示,静止在粗糙水平面上的斜面体有三个光滑斜面AB、AC和CD.已知斜面AB与水平方向成37°角,斜面AC与水平方向成53°角,斜面CD与水平方向成30°角,A点与C点的竖直高度为h
1
=0.8m,C点与D点的竖直高度为h
2
=3.25m.在B点左侧的水平面上有一个一端固定的轻质弹簧,自然长度时弹簧右端到B点的水平距离为s=3.9m.质量均为m=1kg的物体甲和乙同时从顶点A由静止释放,之后甲沿斜面AB下滑,乙沿AC下滑.在甲乙两物体下滑过程中,斜面体始终处于静止状态,且两物体运动中经过B点、C点、D点时,速度大小不改变,只改变方向.甲进入水平面后向左运动压缩弹簧的最大压缩量为x=0.1m,乙物体进入水平面后便向右运动最终停止.已知甲物体与水平面的动摩擦因数为μ=0.6,sin37°=0.6,cos37°=0.8,g取10m/s
2
.求:
(1)弹簧的最大弹性势能为多少?
(2)甲物体最终停止位置距B点多远?
(3)通过计算,说明甲乙两物体是否同时滑到水平面上?
答案
(1)当滑块甲运动到最左端时,弹簧的弹性势能最大,对滑块甲从A到最左端过程运用动能定理,得到
mg(h
1
+h
2
)-μmg(S+x)-W
弹
=0-0
弹簧弹力做的功等于弹性势能增加量,故
E
pm
=W
弹
解得
E
pm
=mg(h
1
+h
2
)-μmg(S+x)=1×10×(0.8+3.25)-0.6×1×10×(3.9+0.1)=16.5J
即弹簧的最大弹性势能为16.5J.
(2)对甲物体从开始到停止运动的整个过程运用动能定理,有
mg(h
1
+h
2
)-μmg•L=0-0
解得
L=
h
1
+h
2
μ
=6.75m
故甲物体最终停止位置距B点为:x
1
=2(h
1
+h
2
)-L=1.25m.
(3)甲物体受重力、支持力,根据牛顿第二定律,有
mgsin37°=ma
1
根据位移时间公式,有
h
1
+
h
2
sin37°
=
1
2
a
1
t
21
解得
t
1
=1.5s
对于乙物体,在倾角为53°的斜面上时,加速度设为a2,在倾角为30°的斜面上时,加速度设为a
3
根据牛顿第二定律,有
mgsin53°=ma
2
mgsin30°=ma
3
根据运动学公式,有
h
1
sin53°
=
1
2
a
2
t
22
v=a
2
t
2
h
2
sin30°
=vt
3
+
1
2
a
3
t
23
解得
t
2
=0.5s
t
3
=1s
故t
1
=t
2
+t
3
即甲乙两物体同时到达水平面上.
举一反三
科研人员乘气球进行科学考察,气球、座舱、压舱物和科研人员的总质量为900kg.在空中停留一段时间后,科研人员发现气球因漏气而下降,便采取措施及时堵住.堵住时气球下降速度为1m/s,且做匀加速运动,4s内下降了12m.若空气阻力和泄漏气体的质量均可忽略,重力加速度g=10m/s
2
,求:
(1)漏气后气球下降的加速度
(2)漏气后气球所剩浮力
(3)至少抛掉质量为多少的压舱物才能阻止气球加速下降.
题型:马鞍山一模
难度:
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风洞实验室中可产生水平方向的.大小可调节的风力.现将一套有小球的细直杆放入风洞实验室,小球孔径略大于细杆直径.
(1)当杆在水平方向上固定时,调节风力的大小,使小球在杆上作匀速运动,这时小球所受的风力为小球所受重力的0.5倍,求小球与杆间的滑动摩擦因数.
(2)保持小球所受风力不变,使杆与水平方向间夹角为37°并固定,则小球从静止出发在细杆上滑下距离S所需时间为多少?(sin37°=0.6,co37°=0.8)
题型:上海
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物块沿倾角为θ=37°的斜面向上滑动时,取沿斜面向上为正方向,则位移随时间变化遵循x=-6t
2
+12t,g=10m/s
2
,那么物块在2s末的速度和2s内的位移分别为( )
A.12m/s,0
B.0,6m
C.-12m/s,0
D.0,0
题型:不详
难度:
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如图,直线a和曲线b分别是在平直公路上行驶的汽车a和b的位置-时间(x-t)图线.由图可知( )
A.在时刻t
1
,a车追上b车
B.在时刻t
2
,a、b两车运动方向相反
C.在t
1
到t
2
这段时间内,b车的速率先减少后增加
D.在t
1
到t
2
这段时间内,b车的速率一直比a车的大
题型:不详
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如图所示,在劲度系数为k=100N/m的轻弹簧下端拴一质量为m
A
=1kg的小物体A,紧挨着A有一物体B,B的质量为m
B
=2kg,开始时对B施加一个大小为F
0
=38N的竖直向上的力,系统处于静止状态.撤去F
0
,同时对B施加一竖直向上的作用力F使物体B以加速度a=2m/s
2
匀加速下降,g=10m/s
2
,求经过多长时间A、B分离?
题型:不详
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