F\'?fB刚开始运动时的加速度大小aB??2.0m/s2方向水平向左
mB(2)设B从开始匀减速到零的时间为t1,则有t1?t1时刻A的速度vA1?vA?aAt1?1.2m/s?0 A的位移sA1?vtvB4 ?0.2s sB1?B1?0.0m2aB(vA?vA1)t1?0.28m
2此t1时间内A相对B运动的位移s1?sA1?sB1?0.32m
w1??f?sB1??0.032J
t1后,由于F?f,B开始向右作匀加速运动,A继续作匀减速运动,当它们速度相等时A、B相距最远,设此过程运动时间为t2,它们速度为v,则有:
对A:速度v?vA1?aAt2
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F\'?f对B:加速度aB1??0.4m/s2 速度v?aB1t2
mB解得:v?0.2m/s t?0.5s t2时间内A运动的位移sA2?B运动的位移sB2?(v?vA1)t2?0.35m 2vt2?0.05m 2t2内A相对B的位移s2?sA2?sB2?0.30m 摩擦力对B做功为w1??f?sB2??0.04J
A最远到达b点a、b的距离为L?s1?s2?0.62m 从t=0时刻到A运动到b点时,摩擦力对B做的功为
wf?w1?w2??0.072J
3. 解析:
(1)如图所示以木块为研究对象进行受力分析,以沿斜面方向为x轴,垂直于斜面方向为y轴建立直角坐标系,由共点力的平衡条件有平衡方程:
f?mgsin??F?0 ① N?mgcos??0 ② f?uN ③
联立求解①②③得F?mgsin??umgcos?
(2)因为当??tan?时木块刚好在斜面上处于静止或者匀速下滑的状态,由于
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所以当平行于斜面向上的推力F改为水平推力F后,木块沿着斜面匀速运动时??tan?,
存在两种情况,一是木块匀速向下运动,二是匀速向上运动,两种情况下木块所受的摩擦力方向不同,下面分别求之:
当木块向下匀速运动时,如图所示进行受力分析由平衡条件得平衡方程:
mgsin??f?Fcos??0 ④ N?mgcos??Fsin??0 ⑤ f?uN ⑥
联立求解④⑤⑥得F?mg(sin???cos?)
(cos???sin?)当木块向上匀速运动时,如图所示进行受力分析由平衡条件得平衡方程:
f?mgsin??Fcos??0 ⑦ N?mgcos??Fsin??0 ⑧ f?uN ⑨
联立求解⑦⑧⑨得F?mg(?cos??sin?)
(cos???sin?) 第 11 页 共 11 页
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所以使木块沿着斜面匀速运动的水平推力F的大小为F?mg(sin???cos?)或
(cos???sin?)F?mg(?cos??sin?)
(cos???sin?)4. 解析:
(1)对小球丙从顶端滑至乙处的过程,由动能定理得:
mgLsinθ=
1mv02 2解得v0=2m/s
对小球丙和乙的碰撞过程,由于二者碰撞过程时间极短,所以碰撞过程小球丙和乙组成的系统沿斜面方向动量守恒。又由于二者碰撞过程没有机械能损失,且小球丙和乙的质量相同,所以二者碰后交换速度,所以碰后乙的速度为:
v/=v0=2m/s
(2)小球丙撤去后,乙先沿斜面向下运动,速度为零后再沿斜面向上运动,当甲第一次离开挡板时乙的速度为v=2m/s,设此时乙的位置为D。可得乙在此过程中做简谐运动,以B为平衡位置,C与D关于B对称。设D、A间距为x1,A、B间距为x2,B、C 间距为x3。则有:
x3= x1+ x2
乙在B点时,对于乙,有:mgsinθ=k x1
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乙在D点时,对于甲,有:mgsinθ=k x2 已知: x2 + x3 = △L 联立解得:x1= x2 =0.02 m
x3=0.04m
对于弹簧和乙组成的系统,从乙由C到D的过程中, 由机械能守恒定律得: △Ep弹 = △Ep乙= mg(x1+x2+ x3)sinθ= 0.08J 即该过程中弹簧弹性势能的改变量为0.08 J (减少量) 5. 解析:
(8分)(1)加电压后,B极板电势高于A板,小物块在电场力作用与摩擦力共同作用下向A板做匀加速直线运动。电场强度为 E?UBA (1分) d小物块所受的电场力与摩擦力方向相反,则合外力为 F合?qE??mg 故小物块运动的加速度为 a1?F合qUBA??mgd1???g (3分) mmd22设小物块与A板相碰时的速度为v1,由 v1?2a1l (2分)
解得v1??gl (2分)
(2)(8分)小物块与A板相碰后以v1大小相等的速度反弹,因为电荷量及电性改变,电场力大小与方向发生变化,摩擦力的方向发生改变,小物块所受的合外力大小 为
F合??mg?F合1qE??g (2分) 加速度大小为 a2?2m4设小物块碰后到停止的时间为 t,注意到末速度为零,有 0?v1??a2t (1分) 解得 t?v11 (1分) ?4a2?g 第 13 页 共 13 页
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2设小物块碰后停止时距离为x,注意到末速度为零,有 0?v1??2a2x (2分)
v2则 x??2l (2分)或距离B板为 d?2l (或由动能定理求)
2a26. 解析:
(1)对小物块,由A到B有
2vy?2gh
(1分)
在B点tan?2?vyv1 (2分)
所以v1?3m/s
(2)对小物块,由B到O有
(1分)
mgR(1?sin37?)?其中vB?1122mv0?mvB 22(2分) (1分)