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1. 如图所示,三个质量均为
m
的小物块A、B、C,放置在水平地面上,A紧靠竖直墙壁,一劲度系数为
k
的轻弹簧将A、B连接,C紧靠B,开始时弹簧处于原长,A、B、C均静止。现给C施加一水平向左、大小为
F
的恒力,使B、C一起向左运动,当速度为零时,立即撤去恒力,一段时间后A离开墙壁,最终三物块都停止运动。已知A、B、C与地面间的滑动摩擦力大小均为
f
, 最大静摩擦力等于滑动摩擦力,弹簧始终在弹性限度内。(弹簧的弹性势能可表示为:
,
k
为弹簧的劲度系数,
x
为弹簧的形变量)
(1)
求B、C向左移动的最大距离
和B、C分离时B的动能
;
(2)
为保证A能离开墙壁,求恒力的最小值
;
(3)
若三物块都停止时B、C间的距离为
,从B、C分离到B停止运动的整个过程,B克服弹簧弹力做的功为
W
, 通过推导比较
W
与
的大小;
(4)
若
,请在所给坐标系中,画出C向右运动过程中加速度
a
随位移
x
变化的图像,并在坐标轴上标出开始运动和停止运动时的
a
、
x
值(用
f
、
k
、
m
表示),不要求推导过程。以撤去
F
时C的位置为坐标原点,水平向右为正方向。
【考点】
能量守恒定律; 共点力的平衡; 牛顿第二定律; 动能定理的综合应用;
【答案】
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综合题
困难
能力提升
换一批
1. 如图所示, Q为固定的正点电荷,A、B两点在Q的正上方和Q相距分别为在h和0.25h,将另一个可以看作点电荷的带正电的粒子从A点由静止释放,运动到B点时速度正好又变为零。该粒子在A点处的加速度大小为重力加速度的
,已知重力加速度为g。求:
(1)
该粒子的加速度为零时距离Q的高度;
(2)
若取A点的电势为零,求该粒子在B点的电势能(用Q和h, g表示)。
综合题
普通
2. 如图1所示,两根与水平面成
角的足够长光滑金属导轨平行放置,导轨间距为
,导轨底端接有阻值为
的电阻R,导轨的电阻忽略不计
整个装置处于匀强磁场中,磁场方向垂直于导轨平面斜向上,磁感应强度
现有一质量为
、电阻为
的金属棒用细绳通过光滑滑轮与质量为
的物体相连,细绳与导轨平面平行
将金属棒与M由静止释放,棒沿导轨运动了2m后开始做匀速运动
运动过程中,棒与导轨始终保持垂直接触
取重力加速度
求:
(1)
金属棒匀速运动时的速度;
(2)
棒从释放到开始匀速运动的过程中,电阻R上产生的焦耳热;
(3)
若保持某一大小的磁感应强度
不变,取不同质量M的物块拉动金属棒,测出金属棒相应的做匀速运动的v值,得到实验图象如图2所示,请根据图中的数据计算出此时的
;
(4)
改变磁感应强度的大小为
,
,其他条件不变,请在坐标图2上画出相应的
图线,并请说明图线与M轴的交点的物理意义.
综合题
普通
3. 如图所示,一质量M=2kg、长L=1m的小车静止在光滑的水平地面上,有一质量m=1 kg的物块(可视为质点)以水平向右、大小为v
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=3 m/s的初速度从左端滑上小车,当物块滑到小车的中点时刚好相对于小车静止.以后两者一起向右运动,当小车与竖直墙壁发生碰撞后立即以原速率返回.试求:(g取10 m/s
2
)
(1)
物块与小车相对静止时的速度v;
(2)
物块与小车间的动摩擦因数
;
(3)
物块在运动的过程中离竖直墙壁的最小距离d.
综合题
困难