某缓冲装置的理想模型如图所示,劲度系数足够大的轻质弹簧与轻杆相连,轻杆可在固定的槽内移动,与槽间的滑动摩擦力恒为f。轻杆向右移动不超过时,装置可安全工作。一质量为m的小车若以速度撞击弹簧,可使轻杆向右移动了。轻杆与槽间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,且不计小车与地面的摩擦。
(1)若弹簧劲度系数为k,求轻杆开始移动时,弹簧的压缩量x;
(2)求小车离开弹簧瞬间的速度v;
(3)在轻杆运动的过程中,试分析小车的运动是不是匀变速运动?如果不是请说明理由,如果是请求出加速度a。
(1)(2)(3)
【解析】
试题分析:(1)对轻杆有得:
(2)根据能量守恒:111]
考点:考查了牛顿第二定律,能量守恒定律
【名师点睛】轻杆移动很慢,即轻杆缓慢移动,可以认为轻杆处于平衡状态,由平衡条件可知,弹簧弹力与摩擦力相等,这是正确解题的关键.
如图甲所示,水平地面上放置一倾角θ=37°的足够长的斜面,质量为m的物块置于斜面的底端。某时刻起物块在沿斜面向上的力F作用下由静止开始运动,F随位移变化的规律如图乙所示。已知整个过程斜面体始终保持静止状态,物块开始运动t=5.0s内位移=1m,0.5s后物块再运动=2m时速度减为0。取,sin37°=0.6,cos37°=0.8。求:
(1)由静止开始,5.0s末物块运动的速度的大小;111.Com]
(2)物块沿斜面向上运动过程,受到的摩擦力做的功;
(3)物块在沿斜面向下运动过程中,斜面体受到地面的摩擦力的大小。
(1)4m/s(2)12J(3)
【解析】
试题分析:(1)由题意,0.5s内物块做匀加速直线运动,则,
解得:m/s2,4m/s。
(2)加速和减速过程,沿斜面向上的力分别为18N、6N,设物块与斜面间的动摩擦因数为,由动能定理有:
加速过程:
减速过程:
联立解得:1kg,0.5,12J。
考点:考查了牛顿第二定律与运动学公式的应用
【名师点睛】连接牛顿第二定律与运动学公式的纽带就是加速度,所以在做这一类问题时,特别又是多过程问题时,先弄清楚每个过程中的运动性质,根据牛顿第二定律求加速度然后根据加速度用运动学公式解题或者根据运动学公式求解加速度然后根据加速度利用牛顿第二定律求解力
2013年我国相继完成“神十”与“天宫”对接、“嫦娥”携“玉兔”落月两大航天工程。某航天爱好者提出“玉兔”回家的设想:如图,将携带“玉兔”的返回系统由月球表面发射到h高度的轨道上,与在该轨道绕月球做圆周运动的飞船对接,然后由飞船送“玉兔”返回地球。设“玉兔”质量为m,月球半径为R,月面的重力加速度为。以行星体表面为零势能面,物体在星体表面上方h高度的引力势能可表示为,其中G为引力常量,M为星体质量。求:
(1)月球密度;
(2)若忽略月球的自转,从开始发射到对接完成需要对“玉兔”做 的功。
(1)(2)
【解析】
试题分析:(1)设月球第一宇宙速度为v,万有引力提供向心力,得:
解得:
考点:考查了万有引力定律的应用
【名师点睛】在万有引力这一块,涉及的公式和物理量非常多,掌握公式在做题的时候,首先明确过程中的向心力,然后弄清楚各个物理量表示的含义,最后选择合适的公式分析解题,另外这一块的计算量一是非常大的,所以需要细心计算
春节放假期间,全国高速公路免费通行,小轿车可以不停车通过收费站,但要求小轿车通过收费站窗口前区间的速度不超过。现有甲、乙两小轿车在收费站前平直公路上分别以 =20m/s 和=34m/s的速度匀速行驶,甲车在前,乙车在后。甲车司机发现正前方收费站,开始以大小为=2的加速度匀减速刹车。
(1)甲车司机需在离收费站窗口至少多远处开始刹车才不违章;
(2)若甲车司机经刹车到达离收费站窗口前9m处的速度恰好为6m/s,乙车司机在发现甲车刹车时经=0.5s 的反应时间后开始以大小为=4的加速度匀减速刹车。为避免两车相撞,且乙车在收费站窗口前9m区不超速,则在甲车司机开始刹车时,甲、乙两车至少相距多远?
(1)100m(2)66m
【解析】
试题分析:(1)对甲车,速度由20m/s减至6m/s的位移91m
m
即甲车司机需在离收费站至少100m处开始刹车。
考点:考查了运动学公式的应用
【名师点睛】在分析匀变速直线运动问题时,由于这一块的公式较多,涉及的物理量较多,并且有时候涉及的过程也非常多,所以一定要注意对所研究的过程的运动性质清晰,对给出的物理量所表示的含义明确,然后选择正确的公式分析解题
在大型物流货场,广泛应用着传送带搬运货物。如图甲所示,与水平面倾斜的传送带以恒定速率运动,皮带始终是绷紧的,将m=1kg的货物放在传送带上的A处,经过1.2s到达传送带的B端。用速度传感器测得货物与传送带的速度v随时间t变化图象如图乙所示,已知重力加速度,由v--t图可知( )
A.A、B两点的距离为2.4m
B.货物与传送带的动摩擦因数为0.5
C.货物从A运动到B过程中,传送带对货物做功大小为12.8J
D.货物从A运动到B过程中,货物与传送带摩擦产生的热量为4.8J
BD
考点:考查了功能关系,牛顿第二定律,速度时间图像
【名师点睛】本题一方面要分析工件的运动情况,由图象结合求解加速度,再结合牛顿第二定律分两个过程列式求解摩擦因数及斜面倾角是关键,求摩擦产生的热量注意找两物体的相对位移.
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