题目内容


目前，滑板运动受到青少年的追捧。如图是某滑板运动员在一次表演时的一部分赛道在竖直平面内的示意图，赛道光滑，FGI为圆弧赛道，半径R=6 .5m，G为最低点并与水平赛道BC位于同一水平面，KA、DE平台的高度都为h=1.8m。B、C、F处平滑连接。滑板a和b的质量均为m，m5kg，运动员质量为M，M=45kg。表演开始，运动员站在滑板b上，先让滑板a从A点静止下滑，t1=0.1s后再与b板一起从A点静止下滑。滑上BC赛道后，运动员从b板跳到同方向运动的a板上，在空中运动的时间t2=0.6s。（水平方向是匀速运动）。运动员与a板一起沿CD赛道上滑后冲出赛道，落在EF赛道的P点，沿赛道滑行，经过G点时，运动员受到的支持力N=742.5N。（滑板和运动员的所有运动都在同一竖直平面内，计算时滑板和运动员都看作质点，取g=10m/s2）⑴滑到G点时，运动员的速度是多大？⑵运动员跳上滑板a后，在BC赛道上与滑板a共同运动的速度是多大？⑶从表演开始到运动员滑至I的过程中，系统的机械能改变了多少？


解答：

（1）运动员在最低点G点，所受支持力和重力的合力作为运动员做圆周运动的向心力

FN –G=         VG=         VG =6.5 m／s

(2) 由机械能守恒，滑板a在BC赛道上的速度是  Va==6 m／s

运动员与滑板b晚0.1s从A点静止下滑,在BC赛道上,滑板a与滑板b间的

距离是S=6×0.1=0.6m

     运动员跳离滑板b,经0.6s跳上滑板a,跳上滑板a前相对滑板a的速度是S/t2    =1 m／s, 对地的速度是V=7 m／s。

根据动量守恒定律 MV+ mVa=（M+m）V’     V’=6.9m／s 。

（3）表演开始时的机械能是运动员和滑板a、滑板b在A点所具有的重力势能（M+m+m）gh

运动员滑至I后，运动员和滑板a具有的机械能是等于在G点具有的动能

（M+m）VG2

滑板b具有的动能是m Vb’2。把滑板b和运动员作为研究对象，根据动量守恒定律（M+m）Vb =m Vb’+MV    Vb = Va==6 m／s     Vb’  =-3 m／s 。运动员跳离滑板b后，由于︳Vb’︱＜6 m／s，滑板b不能滑出A点，只能在ABCD赛道上来回运动。

  系统的机械能改变是 （M+m）VG2  +m Vb’2  -（M+m+m）gh=88.75J


练习册系列答案
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如图，长为h的水银柱将上端封闭的玻璃管内气体分割成两部分，A处管内外水银面相平。将玻璃管缓慢向上提升H高度（管下端未离开水银面），上下两部分气体的压强发生变化分别为和，体积变化分别为和。已知水银密度为，玻璃管截面积为S，则

A．一定等于                B．一定等于

C．与之差为           D．与之和为HS

在同一匀强磁场中，α粒子()和质子()做匀速圆周运动，若它们的动量大小相等，则α粒子和质子

A．运动半径之比是2∶1                     B．运动周期之比是2∶1

C．运动速度大小之比是4∶1                 D．受到的洛伦兹力之比是2∶1

利用水流和太阳能发电，可以为人类提供清洁能源。水的密度ρ=1.0×103kg/m3，太阳光垂直照射到地面上时的辐射功率P0 =1.0×103W/m2，地球表面的重力加速度取g=10m/s2。

（1）三峡水电站发电机输出的电压为18kV。若采用500kV直流电向某地区输电5.0×106kW，要求输电线上损耗的功率不高于输送功率的5%，求输电线总电阻的最大值；

（2）发射一颗卫星到地球同步轨道上（轨道半径约为地球半径的6.6≈倍）利用太阳能发电，然后通过微波持续不断地将电力输送到地面，这样就建成了宇宙太阳能发电站。求卫星在地球同步轨道上向心加速度的大小；

（3）三峡水电站水库面积约1.0×109m2，平均流量Q=1.5×104m3/s，水库水面与发电机所在位置的平均高度差为h=100m，发电站将水的势能转化为电能的总效率η=60%。在地球同步轨道上，太阳光垂直照射时的辐射功率为10P0。太阳能电池板将太阳能转化为电能的效率为20％，将电能输送到地面的过程要损失50%。若要使（2）中的宇宙太阳能发电站相当于三峡电站的发电能力，卫星上太阳能电池板的面积至少为多大？

如图17所示，固定的凹槽水平表面光滑，其内放置Ｕ形滑板Ｎ，滑板两端为半径Ｒ＝0.45m的1/4圆弧面，Ａ和Ｄ分别是圆弧的端点，ＢＣ段表面粗糙，其余段表面光滑．小滑块Ｐ1和Ｐ2的质量均为m，滑板的质量Ｍ＝4m．Ｐ1和Ｐ2与ＢＣ面的动摩擦因数分别为μ1=0.10和μ2=0.40，最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力．开始时滑板紧靠槽的左端，Ｐ2静止在粗糙面的Ｂ点．Ｐ1以v0　=　4.0m/s的初速度从Ａ点沿弧面自由滑下，与Ｐ２发生弹性碰撞后，Ｐ1处在粗糙面Ｂ点上．当Ｐ2滑到Ｃ点时，滑板恰好与槽的右端碰撞并牢固粘连，Ｐ2继续滑动，到达Ｄ点时速度为零．Ｐ1与Ｐ2视为质点，取g =10m/s2，问：

　　(1) Ｐ1在ＢＣ段向右滑动时，滑板的加速度为多大？

　　(2) ＢＣ长度为多少？Ｎ、Ｐ1、Ｐ2最终静止后，Ｐ1与Ｐ2间的距离为多少？

如图，足够长的水平传送带始终以大小为v＝3m/s的速度向左运动，传送带上有一质量为M＝2kg的小木盒A，A与传送带之间的动摩擦因数为μ＝0．3，开始时，A与传送带之间保持相对静止。先后相隔△t＝3s有两个光滑的质量为m＝1kg的小球B自传送带的左端出发，以v0＝15m/s的速度在传送带上向右运动。第1个球与木盒相遇后，球立即进入盒中与盒保持相对静止，第2个球出发后历时△t1＝1s/3而与木盒相遇。求（取g＝10m/s2）

（1）第1个球与木盒相遇后瞬间，两者共同运动的速度时多大？

（2）第1个球出发后经过多长时间与木盒相遇？

（3）自木盒与第1个球相遇至与第2个球相遇的过程中，由于木盒与传送带间的摩擦而产生的热量是多少？

如图所示，PR是一块长为L=4 m的绝缘平板固定在水平地面上，整个空间有一个平行于PR的匀强电场E，在板的右半部分有一个垂直于纸面向外的匀强磁场B，一个质量为m=0．1 kg，带电量为q=0．5 C的物体，从板的P端由静止开始在电场力和摩擦力的作用下向右做匀加速运动，进入磁场后恰能做匀速运动。当物体碰到板R端的挡板后被弹回，若在碰撞瞬间撤去电场，物体返回时在磁场中仍做匀速运动，离开磁场后做匀减速运动停在C点，PC=L/4，物体与平板间的动摩擦因数为μ=0．4，取g=10m/s2 ，求：

（1）判断物体带电性质，正电荷还是负电荷？

（2）物体与挡板碰撞前后的速度v1和v2

（3）磁感应强度B的大小

（4）电场强度E的大小和方向

 

某同学利用电磁感应现象设计了一种发电装置。如图1为装置示意图，图2为俯视图，将8块相同的磁铁N、S极交错放置组合成一个高h = 0.5m、半径r = 0.2m的圆柱体，并可绕固定的OO′轴转动。圆柱外侧附近每个磁场区域的磁感应强度大小均为B = 0.2T，磁场方向都垂直于圆柱表面，相邻两个区域的磁场方向相反。紧靠圆柱外侧固定一根与圆柱体等长的金属杆ab，杆与圆柱平行，杆的电阻R = 0.4Ω。从上往下看，圆柱体以ω=100rad/s的角速度顺时针方向匀速转动。以转到如图所示的位置为t = 0的时刻。取g = 10m/s2，π2 = 10。求：

（1）圆柱转过八分之一周期的时间内，ab杆中产生的感应电动势的大小E；

（2）如图3所示，M、N为水平放置的平行板电容器的两极板，极板长L0 = 0.314 m，两板间距d = 0.125m。现用两根引线将M、N分别与a、b相连。若在t = 0的时刻，将一个电量q = +1.00×10-6C、质量m =1.60×10-8kg的带电粒子从紧临M板中心处无初速释放。求粒子从M板运动到N板所经历的时间t。不计粒子重力。

（3）在如图3所示的两极板间，若在t = 0的时刻，上述带电粒子从靠近M板的左边缘处以初速度v0水平射入两极板间。若粒子沿水平方向离开电场，求初速度v0的大小，并在图中画出粒子对应的运动轨迹。不计粒子重力。

 

如图所示，两个三角形物块A、B叠放在竖直的轻弹簧上，靠着粗糙的竖直墙壁放置，用力F将物块竖直向下缓慢压一小段距离，然后又缓慢撤去力F，A、B恢复静止状态，整个过程中弹簧始终保持竖直，则力F撤去后 （    ）

A．弹簧的弹力大小大于两物块的总重力

B．墙壁对A有竖直向下的静摩擦力作用

C．B对A的作用力大小大于A的重力大小  

 D．A对B的静摩擦力沿接触面向下

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