题目内容
20.(1)为使A由静止释放后能沿斜面下滑,其质量m需要满足什么条件?
(2)若A的质量m=4.0×103 kg,求它到达底端时的速度v;
(3)为了保证能被安全锁定,A到达底端的速率不能大于12m/s.请通过计算判断:当A的质量m不断增加时,该装置能否被安全锁定.
分析 (1)由题意可明确下滑的条件,则可求得质量的范围;
(2)对系统应用动能定理可求得速度大小;
(3)由题意明确货箱加速度最大的条件,再牛顿第二定律及运动学规律可确定能否被锁定.
解答 解:(1)设左斜面倾角为θ,左斜面倾角为β,货箱由静止释放后能沿斜面下滑,则
F合>0 ①
即mgsinθ-Mgsinβ-μmgcosθ-μMgcosβ>0 ②
解得 m>2.0×103 kg ③
(2)对系统应用动能定理,有
W合=△Ek ④
即mgh-Mg($\frac{hsinβ}{sinθ}$)-( μmg cosθ+μMgcosβ)($\frac{h}{sinθ}$)=$\frac{1}{2}$(M+m) v2 ⑤
解得 v=2$\sqrt{10}$m/s ⑥
另解:本小题也可用牛顿第二定律求解:
由F合=ma
即mgsinθ-Mgsinβ-μmgcosθ-μMgcosβ=(M+m)a
由运动学方程得 v2=2aL
又L=$\frac{h}{sinθ}$,解得v=2$\sqrt{10}$m/s
(3)当A的质量m与B的质量M 之间关系满足m>>M时,货箱下滑的加速度最大,
到达斜面底端的速度也最大,此时有
mgsinθ-μmgcosθ=mam ⑦
得 am=5m/s2 ⑧
又v2=2amL ⑨
货箱到达斜面底端的最大速度 v=10m/s<12m/s ⑩
所以,当A的质量m不断增加时,该运输装置均能被安全锁定.⑪
答:
(1)为使A由静止释放后能沿斜面下滑,其质量m需要满足m>2.0×103 kg.
(2)若A的质量m=4.0×103kg,求它到达底端时的速度v为2$\sqrt{10}$m/s;
(3)当A的质量m不断增加时,该装置能被安全锁定.
点评 本题考查动能定理、牛顿第二定律的应用,要注意正确分析题意,明确物理过程,应用动能定理求解.
| A. | 二极管两极接反 | B. | R1与RG位置颠倒 | C. | R1阻值太小 | D. | 灯泡断路 |
| A. | 变压器副线圈输出电压的有效值为9V | |
| B. | t=0.015s时,发电机的线圈平面与磁场方向垂直 | |
| C. | Rt温度升高时,电流表的示数变小,电压表的读数也变小 | |
| D. | 温度升高时,R的电功率增大 |
| A. | 在其平衡位置下方且向上运动 | B. | 在其平衡位置下方且向下运动 | ||
| C. | 在其平衡位置且向上运动 | D. | 在其平衡位置且向下运动 |
| A. | 回路中没有感应电动势 | |
| B. | 两根导体棒所受安培力的方向相同 | |
| C. | 两根导体棒和弹簧构成的系统动量守恒,机械能不守恒 | |
| D. | 两根导体棒和弹簧构成的系统动量守恒,机械能守恒 |
| A. | 乙枪射出的子弹初速度较大 | B. | 两枪射出的子弹初速度一样大 | ||
| C. | 甲枪射出的子弹飞行时间较长 | D. | 乙枪射出的子弹飞行时间较长 |