14.(14分)刀、跑刨等切削工具的刃部叫做劈,劈的纵截面是一个三角形,如图7使用劈的两个截面推压物体,把物体劈开,设劈的纵截面是一个等腰三角形,劈背的宽度是d劈的侧面的长度是L。证明:f1=f2=
LF。并说明为什么劈的两侧面之间的夹角越小(即越锋利的dd 切削工具)越容易劈开物体。
L 图7 15、(15分).如图8所示为车站使用的水平传送带装置的示意图.绷紧的传送带始终保持3.Om/s的恒定速率运行,传送带的水平部分AB距水平地面的高度为A=0.45m.现有一行李包(可视为质点)由A端被传送到B端,且传送到月端时没有被及时取下,行李包从B端水平抛出,不计空气阻力,g取lOm/s
(1)若行李包从B端水平抛出的初速v=3.Om/s,求它在空中运动的时间和飞出的水平距离;
(2)若行李包以v。=1.Om/s的初速从A端向右 滑行,包与传送带间的动摩擦因数μ=0.20,要使 它从B端飞出的水平距离等于(1)中所求的水平距离, 求传送带的长度L应满足的条件.
图8 2
16.(16分)在光滑的水平轨道上有两个半径都是r的小球A和B,如图9所示,质量分别为m和2m,当两球心间距离大于l(l比2r大得多)时,两球之间无相互作用力;当两球心间的距离等于或小于l时,两球间存在相互作用的恒定斥力F,设A球从远离B球处以速度v0沿两球连心线向原来静止的B球运动,如右图所示,欲使两球不发生接触,v0必须满足的条件?
图9 17.(16分)地球质量为M,半径为R,万有引力常量为G,发射一颗绕地球表面附近做圆周运动的人造卫星,卫星的速度称为第一宇宙速度.
(1)试推导由上述各量表达的第一宇宙速度的计算式,要求写出推导依据.
(2) 已知第一宇宙速度的大小为v=7.9km/s,地球半径R=6.4×10
3
km,万有引力常量G=(2/3)×10-10N·m2/kg2
,求地球质量(结果要求保留二位有效数字).
18.(17分)一平板车,质量M =100kg,停在水平路面上,车身的平板离地面的高度 h =1.25m。一质量m =50kg的滑块置于车的平板上,它到车板末端的距离b=1.00m,与车板间的动摩擦因素μ=0.20,如图10所示,今对平板车施一水平方向的恒力,使车向前行驶,结果滑块从车板上滑落,滑块刚离开车板的时刻,车向前行驶的距离s.=2.00m。求滑块落地时,落地点到车尾的距离s。(不计路面与平板车间以及轮轴的摩擦,g=10m/s2)
b 综合训练B卷参考答案
1、B 2、c 3、A(产生两个相互垂直的分静摩擦力h ,再合成 ) 4、B 5、C 6、ACD 7、BD
图10 F 8、BC(匀速运动的升降机内物体A所受弹簧弹力等于地板对A的静摩擦力,若发现A被拉向右方,说明摩擦力小于弹力,而动摩因数不变,说明地板与A间正压力变小,是失重状态的现象,故升降机应该是减速上升或加速下降) 9、C 10、ABC(
2??R?h?GMGM?v2 ① 2?g ② v? R?hRT③ )
11、(1)三角板和弹簧秤 C
(1) 小车和砝码的总质量;由于长木板的倾角过大。
12、(1)20(2)100N (3)
3N
3N 5
13、解析:m与M一起做简谐振动,在平衡位置加速为零。而只有M对m水平方向的静摩擦力才能使m产生水平方向加速度,维持共同的简谐振动。所以m运动中在平衡位置受到摩擦力最小等于零。M与m系统有最大加速度a时是位移为x时。kx??M?m?a,此时对m其最大静摩擦力fm?ma,fm?mkxmkx所以m最小静摩擦力为零,最大静摩擦力为。
M?mM?m
14、解:根据力的分解法画力F的分力f1f2的矢量图,有矢量ΔOFf2与几何ΔABC 相似,得
ABBCdLL?即? f1=f2=F
dFf1Ff1当F一定时,劈的两侧面之间的夹角越小,即d越小,即越锋利的切削工具就越容易批劈开物体。
L就越大,f1、f2就越大。 do B A f1 C f2 F 15、解:(1)设行李包在空中运动时间为t,飞出的水平距离为s,则
h?1gt ① 2s=vt ②
代入数据得:t=0.3s ③ s=0.9m ④
(2)设行李包的质量为m,与传送带相对运动时的加速度为a,则 滑动摩擦力F??mg?ma ⑤ 代入数据得:a=2.0m/s
2
⑥
要使行李包从B端飞出的水平距离等于(1)中所求水平距离,行李包从B端飞出的水平抛出的初速度v=3.0m/s
2设行李被加速到时通过的距离为s0,则2as0?v2-v0 ⑦
代入数据得s0=2.0m ⑧
故传送带的长度L应满足的条件为:L≥2.0m ⑨
16、解析:A球开始做匀速直线运动,直到与B球接近至l时,开始受到与v0反向的恒力而做匀减速直线运动。B球则从A与其相近至l开始,受到与v0同方向的恒力,做初速度为零的匀加速直线运动。两球间距离逐渐变小。 两球不发生接触的临界条件是:两球速度相等时,两球间的距离最小,且此距离必须大于2r。即
v1?v2
——————? ——————?
l?s2?s1?2r
其中v1,v2为当A、B两球距离最小时,A、B两球的速度;s1,s2为两球间距离从 l变到最小的过程中A、B两球通过的路程。 由牛顿第二定律可得,A球在减速运动,B球在加速运动的过程中,A、B两球的加速度大小为:
a1?Fma2?F 2m将a1,a2代入运动学公式,可得:
v1?v0?v2?F·t m
——————? ——————? ——————?
F·t 2m1F2s1?v0·t?t
2m
s2?1F·t2 22m ——————?
上述6式联立解得
v0?3F(l?2r)
m另解:若使二球不接触,二球速度相同时,位移关系应有:SA < L + SB
A、B两球相互作用过程中动量守恒,设共同速度为v,有:mv0=(m+2m)v 又有运动学公式: 222
V0-v=2aaSA v=2aBSB F=maa F=2maB 联立以上各式解得:v0<
3FL
m
17、.解:(1)设卫星质量为m,它在地球附近做圆周运动,半径可取为地球半径R,
运动速度为v,有 ?GMm/R=mv/R 得v= ?(2)由(1)得:
224
?M=vR/G==6.0×10kg. 18、解:对人:so?b?22
.
1?mg21F??mg2()t1 ,对车:so?()t1 , 2m2MF??mg2
?4(m/s2)。物体离开车后,对解得F=500N, t1=1s,a1=μg=2m/s,a2=
MF2?5(m/s),物体平抛落地时间t2?M2h?0.5(s).从离开小车至物体落地,对物g??车a2s1=v1t2=a1t1t2=1(m) 对车S2?v2t2?故s=s2 - s1=1.6(m)
1'21'2a2t2?a2t1t2?a2t2?2.6(m) 22