高一物理竞赛检测题(八)
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共9题,约2040字。
高一物理竞赛检测题(八)
1.如图所示,一个质量为m的质点,在一段直线路程s上,受到方向相反的两个恒力F1和F2的作用。试由牛顿定律导出在这段路程中质点动能的改变量与外力所做的功A的关系式。
解:根据牛顿第二定律有: ……①
依题知物体做匀速直线运动,设在路程s起点处的速度为v0,在s终点处的速度为v,则有: ……②
由①②式消去a并整理得: ………③
上式中 为作用于质点的合外力所做的功A, 为物体的末动能, 为物体的初动能,则有:
即物体动能的改变量等合外力做的功。
2.如图所示,质量分别为M和m的物体A和B用轻绳相连,置于粗糙水平面上,在水平恒力F的作用下向右运动,问轻绳受到的弹力是多大?若将水平面改为斜面,情况又如何?若F方向竖直向上,A、B竖直向上运动,情况又如何?
解:水平面:依题意知:在外力F的作用下A、B以共同的加速度向右做匀加速运动,设轻绳受到的弹力为T,物体与水平面间的滑动摩擦因数为μ,则根据牛顿第二定律有:
对A:
对B:
解得:
同理可求得在斜面上和竖直方向上时均有:
变化:①若接触面光滑,结果一样;②若F作用在B物体上,则有:
3.如图所示,斜面的倾角θ=30°,另一边与地面垂直,高为H。斜面顶点上有一定滑轮,物块A和B的质量分别为m1和m2,通过轻而柔软的细绳连结并跨过定滑轮。开始时两物块都位于与地面的垂直距离为H/2的位置上,释放两物块后,A沿斜面无摩擦地上滑,B沿斜面的竖直边下落。若物块A恰好能达到斜面的顶点,试求m1和m2的比值。滑轮的质量,半径和摩擦均可忽略不计。
解:B落地前,系统的机械能守恒,以地面为零势面,开始运动的状态为初态,B下落H/2着地前时的状态为末态,A沿斜面向上移动的距离也为H/2,此时A、B的速度大小相等,设为v,则:
初态时:A的重力势能 ,A的动能
B的重力势能 ,B的动能
末态时:A的重力势能 ,A的动能
B的重力势能 ,B的动能
根据机械能守恒可得: ………①
B着地后,A沿斜面向上做匀减速运动恰好能达到斜面的顶点,则其位移为H/2,加速度大小为gsin30°,则有: ……②
联立①②解得:
4.有一汽车在平直地面上匀速行驶时的最大速度为v1,在某一斜坡上匀速向上行驶时的最大速度为v2。它在同一斜坡上向下匀速行驶时的最大速度v3为多大?设在这三种情况下汽车所受的阻力都一样大。
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