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1、计算题 如图所示,一带电小球质量为m,以初速度v0沿与水平方向成45?角斜向上进入一个足够大的匀强电场中,匀强电场的方向水平向左,电场强度为E,已知重力加速度为g,要使小球在电场中做直线运动.问:
?
(1)小球应带何种电荷? 电荷量是多少?
(2)在入射方向上小球的最大位移是多少?
参考答案:(1)小球带正电,电量
. (2)
.
本题解析:
解:(1)电荷受重力和电场力作用,因为电荷在电场中做直线运动,合力方向平行于运动方向,在垂直于运动方向上合力为零,则电场力方向只能水平向左,小球带正电.?
在垂直运动方向上合力为零:
,解得
.
(2)小球所受合力为
,根据牛顿第二定律:
得:
,根据匀变速直线运动的规律:
,可得:
.
本题难度:一般
2、计算题 (15分)运动员驾驶摩托车做腾跃特技表演是一种刺激性很强的运动项目.如图所示,AB是水平路面,BC是半径为20m的圆弧,CDE是一段曲面.运动员驾驶功率始终是P=1.8kW的摩托车在AB段加速,到B点时速度达到最大vm=20m/s,再经t=13s的时间通过坡面到达E点时,关闭发动机后水平飞出.已知人和车的总质量m=180kg,坡顶高度h=5m,落地点与E点的水平距离s=16m,重力加速度g=10m/s2.如果在AB段摩托车所受的阻力恒定,求:

⑴AB段摩托车所受阻力的大小;
⑵摩托车过B点时受到地面支持力的大小;
⑶摩托车在冲上坡顶的过程中克服阻力做的功.
参考答案:⑴f=90N;⑵N=5400N;⑶
=27360J。
本题解析:⑴由于摩托车到B点时速度达到最大,
即到B点时所受牵引力与阻力大小相等,
因此有:f=F=
N=90N
⑵在B点处,摩托车受重力mg、地面的支持力N作用,
根据牛顿第二定律有:N-mg=
解得:N=m(g+
)=180×(10+
)N=5400N
⑶设摩托车从E点开始做平抛运动的速度为v,
根据平抛运动规律有:s=
,
解得:v=
设摩托车在冲上坡顶的过程中阻力做的功为Wf,
根据动能定理有:Pt-mgh+Wf=
-
则摩托车在冲上坡顶的过程中克服阻力做的功为:
=-Wf
联立以上各式并代入数据解得:
=27360J
本题难度:一般
3、简答题 如图物体静止在斜面上,现用水平外力F推物体,在外力F由零逐渐增加的过程中,物体始终保持静止,物体所受摩擦力怎样变化?
参考答案:先减小,后增加
本题解析:
【错解分析】错解:错解一:以斜面上的物体为研究对象,物体受力如图2-10,物体受重力mg,推力F,支持力N,静摩擦力f,由于推力F水平向右,所以物体有向上运动的趋势,摩擦力f的方向沿斜面向下。根据牛顿第二定律列方程
f+mgsinθ=Fcosθ?①
N-Fsinθ-mgcosθ="0" ②
由式①可知,F增加f也增加。所以在变化过程中摩擦力是增加的。
错解二:有一些同学认为摩擦力的方向沿斜面向上,则有F增加摩擦力减少。
上述错解的原因是对静摩擦力认识不清,因此不能分析出在外力变化过程中摩擦力的变化。
【正解】本题的关键在确定摩擦力方向。由于外力的变化物体在斜面上的运动趋势有所变化,如图,当外力较小时(Fcosθ<mgsinθ)物体有向下的运动趋势,摩擦力的方向沿斜面向上。F增加,f减少。与错解二的情况相同。如图,当外力较大时(Fcosθ>mgsinθ)物体有向上的运动趋势,摩擦力的方向沿斜面向下,外力增加,摩擦力增加。当Fcosθ=mgsinθ时,摩擦力为零。所以在外力由零逐渐增加的过程中,摩擦力的变化是先减小后增加。

【点评】若斜面上物体沿斜面下滑,质量为m,物体与斜面间的摩擦因数为μ,我们可以考虑两个问题巩固前面的分析方法。
(1) F为怎样的值时,物体会保持静止。
(2)F为怎样的值时,物体从静止开始沿斜面以加速度a运动。
受前面问题的启发,我们可以想到F的值应是一个范围。
首先以物体为研究对象,当F较小时,如图物体受重力mg、支持力N、斜向上的摩擦力f和F。物体刚好静止时,应是F的边界值,此时的摩擦力为最大静摩擦力,可近似看成f静=μN(最大静摩擦力)如图建立坐标,据牛顿第二定律列方程

解得
当F从此值开始增加时,静摩擦力方向开始仍然斜向上,但大小减小,当F增加到Fcosθ=mgsinθ时,即F=mg·tgθ时,F再增加,摩擦力方向改为斜向下,仍可以根据受力分析图列出方程

随着F增加,静摩擦力增加,F最大值对应斜向下的最大静摩擦力。
依据式④式①解得:
要使物体静止F的值应为

关于第二个问题提醒读者注意题中并未提出以加速度a向上还是向下运动,应考虑两解,此处不详解此,给出答案供参考。
当
时,物体以a斜向下运动。
当
时,物体以a斜向上运动。

本题难度:一般
4、选择题 起重机用拉力F竖直吊起质量为m的重物,若重力加速度为g,则重物上升的加速度是( )
A.
B.
C.g
D.
参考答案:根据牛顿第二定律得,重物上升的加速度a=F-mgm.故B正确,A、C、D错误.
故选B.
本题解析:
本题难度:一般
5、选择题 如图所示,水平轻弹簧左端固定在竖直墙上,右端被一用轻质细线拴住的质量为m的光滑小球压缩(小球与弹簧未拴接)。小球静止时离地高度为h。若将细线烧断,则(取重力加速度为g,空气阻力不计)

A.小球立即做平抛运动
B.细线烧断瞬间小球的加速度为重力加速度g
C.小球脱离弹簧后做匀变速运动
D.小球落地时重力瞬时功率等于
参考答案:CD
本题解析:对小球受力分析可知,在与弹簧接触时,小球受到球的重力和弹簧的弹力的共同的作用,此过程中弹簧的弹力是不断减小的,离开弹簧之后,小球只受到重力的作用,做匀变速运动.
将细绳烧断后,小球受到球的重力和弹簧的弹力的共同的作用,合力斜向右下方,并不是只有重力的作用,所以不是平抛运动,故A错误.由A的分析可知,小球并不是平抛运动,所以加速度并不为g,所以B错误.小球离开弹簧后,只受到重力的作用,所以是匀变速运动,故C正确;小球落地过程中下降的高度为h,所以重力做功为
,所以沿重力方向的速度为
,所以重力的瞬时功率为
故D正确.
本题难度:一般