题目内容
18.小张同学在物理数字化实验室研究物体运动与受力关系.采用如图甲装置,开始时将一已知质量为m的物体置于水平桌面上,使物体获得水平向右的初速度v1,同时对物体施加一个水平向右的恒定拉力F,经过时间t1时,速度达到v2,撤去拉力,物体继续运动,在t2时刻物体停下.通过放在物体右前方的速度传感器得到物体在0〜t2时间内物体的速度一时间关系图线如图乙所示(向右为速度正方向).求:(1)从0到t2内物体前进的位移大小和方向;
(2)物体与水平桌面间的动摩擦因数μ为多大;
(3)若物体从静止开始受到与前面完全相同的恒力作用,并且作用时间也为t1,则物体撤去外力后还能滑行多长时间?
分析 (1)由v-t图象中图线和横轴所围的面积表示位移,即可得到位移;
(2)t1到t2时间内物体做匀减速运动,由图求解加速度,再根据牛顿第二定律求解;
(3)作用时间不同,但加速度相同,根据运动学公式求解时间;
解答 解:(1)由v-t图象中图线和横轴所围的面积表示位移,可知位移为:
x=$\frac{1}{2}({v}_{1}+{v}_{2}){t}_{1}+\frac{1}{2}{v}_{2}({t}_{2}-{t}_{1})$=$\frac{1}{2}({v}_{1}{t}_{1}+{v}_{2}{t}_{2})$,方向水平向右;
(2)t1到t2时间内物体做匀减速运动,由图可知其加速度大小为:
${a}_{1}=\frac{{v}_{2}}{{t}_{2}-{t}_{1}}$
根据牛顿第二定律有:
f=ma1=μmg
得到:$μ=\frac{{a}_{1}}{g}=\frac{{v}_{2}}{g({t}_{2}-{t}_{1})}$
(3)物体从静止开始受完全相同的力作用,其加速度相同,即为:${a}_{2}=\frac{{v}_{2}-{v}_{1}}{{t}_{1}}$,
故撤去外力时速度为:v=a2t1=v2-v1
物体减速滑行时加速度大小为a1,撤去外力后滑行时间为:$t=\frac{v}{{a}_{1}}$=$\frac{{(v}_{2}-{v}_{1})({t}_{2}-{t}_{1})}{{v}_{2}}$
答:(1)从0到t2内物体前进的位移大小为$\frac{1}{2}({v}_{1}{t}_{1}+{v}_{2}{t}_{2})$,方向水平向右;
(2)物体与水平桌面间的动摩擦因数μ为$\frac{{v}_{2}}{g({t}_{2}-{t}_{1})}$;
(3)若物体从静止开始受到与前面完全相同的恒力作用,并且作用时间也为t1,则物体撤去外力后还能滑行的时间为$\frac{{(v}_{2}-{v}_{1})({t}_{2}-{t}_{1})}{{v}_{2}}$.
点评 本题考查了牛顿第二定律和运动学公式的综合,关键是知道v-t图象的含义,斜率表示加速度,面积表示位移,由图象求解加速度,再结合牛顿第二定律求解即可.
A. | 两个小球从a、b两点同时抛出 | |
B. | 两小球抛出的初速度 v1=v2 | |
C. | 从a点抛出的小球着地时水平射程较大 | |
D. | 从b点抛出的小球着地时水平射程较大 |
A. | $\frac{1}{2}$mv02+$\frac{1}{3}$qEL | B. | $\frac{1}{2}$mv02+$\frac{2}{3}$qEL | C. | $\frac{1}{2}$mv02+$\frac{1}{2}$qEL | D. | $\frac{1}{2}$mv02-$\frac{1}{3}$qEL |
A. | 做曲线运动的物体受到的合外力可能为零 | |
B. | 做曲线运动的物体的加速度一定是变化的 | |
C. | 物体在恒力作用下,不可能做曲线运动 | |
D. | 曲线运动一定是变速运动 |
A. | 匀速圆周运动是恒力作用下的运动 | |
B. | 匀速圆周运动是加速度保持不变的运动 | |
C. | 匀速圆周运动是角速度保持不变的运动 | |
D. | 匀速圆周运动实质上就是速度不变的运动 |
A. | 光子不同于其他粒子,仅具有能量,不具有能量 | |
B. | β射线是原子核外电子高速运动形成的 | |
C. | 原子核的质量大于组成它的核子的质量之和,这个现象叫质量亏损 | |
D. | 根据波尔理论可知,氢原子辐射出一个光子后,氢原子的电势能减少,动能增加 |
A. | 逐渐减小 | B. | 先增大后减小 | ||
C. | 逐渐增大 | D. | 先增大后减小,再增大,接着再减小 |