二、非選擇題
9.(2015·浙江理綜)如圖所示,用一塊長L1=1.0 m的木板在墻和桌面間架設(shè)斜面,桌子高H=0.8 m,長L2=1.5 m。斜面與水平桌面的傾角θ可在0~60°間調(diào)節(jié)后固定。將質(zhì)量m=0.2 kg的小物塊從斜面頂端靜止釋放,物塊與斜面間的動摩擦因數(shù)μ1=0.05,物塊與桌面間的動摩擦因數(shù)為μ2,忽略物塊在斜面與桌面交接處的能量損失.(重力加速度取g=10 m/s2;最大靜摩擦力等于滑動摩擦力)
(1)求θ角增大到多少時,物塊能從斜面開始下滑;(用正切值表示)
(2)當(dāng)θ角增大到37°時,物塊恰能停在桌面邊緣,求物塊與桌面間的動摩擦因數(shù)μ2;(已知sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)
(3)繼續(xù)增大θ角,發(fā)現(xiàn)θ=53°時物塊落地點與墻面的距離最大,求此最大距離xm。
答案:(1)tanθ≥0.05 (2)0.8 (3)1.9 m
解析:(1)為使小物塊下滑mgsin θ≥μ1mgcos θ
θ滿足的條件tan θ≥0.05
(2)克服摩擦力做功
Wf=μ1mgL1cos θ+μ2mg(L2-L1cos θ)
由動能定理得mgL1sin θ-Wf=0
代入數(shù)據(jù)得μ2=0.8
(3)由動能定理得mgL1sin θ-Wf=mv2
代入數(shù)據(jù)得v=1 m/s
H=gt2,t=0.4 s,
x1=vt,
x1=0.4 m,
xm=x1+L2=1.9 m
10.(2015·北京西城模擬)一小孩自己不會蕩秋千。爸爸讓他坐在秋千板上,將小孩和秋千板一起拉到某一高度,此時繩子與豎直方向的偏角為37°,然后由靜止釋放。已知小孩的質(zhì)量為25kg,小孩在最低點時離系繩子的橫梁2.5m。重力加速度g=10m/s2。sin37°=0.6,cos37°=0.8。忽略秋千的質(zhì)量,可把小孩看做質(zhì)點。
(1)假設(shè)小孩和秋千受到的阻力可以忽略,當(dāng)擺到最低點時,求:
a.小孩的速度大小;
b.秋千對小孩作用力的大小。
(2)假設(shè)小孩和秋千受到的平均阻力是小孩重力的0.1,求從小孩被釋放到停止經(jīng)過的總路程。
答案:(1)350N (2)5m
解析:(1)A.根據(jù)機械能守恒定律
mgL(1-cos37°)=mv2
可得v=m/s
b.根據(jù)牛頓第二定律F-mg=m
可得F=350N
(2)根據(jù)動能定理mgL(1-cos37°)-fs=0-0
其中f=0.1mg
可得s=5m
11.(2015·綿陽模擬)綿陽規(guī)劃建設(shè)一新機場,請你幫助設(shè)計飛機跑道。設(shè)計的飛機質(zhì)量m=5×104kg,起飛速度是80m/s。
(1)若起飛加速滑行過程中飛機發(fā)動機實際功率保持額定功率P=8000kW,飛機在起飛前瞬間加速度a1=0.4m/s2,求飛機在起飛前瞬間受到的阻力大小;
(2)若飛機在起飛加速滑行過程中牽引力恒為F=8×104N,受到的平均阻力為f=2×104N。如果允許飛機在達到起飛速度的瞬間可能因故而停止起飛,立即關(guān)閉發(fā)動機后且能以大小為4m/s2的恒定加速度減速而停下,為確保飛機不滑出跑道,則跑道的長度至少多長?
答案:(1)8×104N (2)3467m
解析:(1)設(shè)飛機在起飛前瞬間牽引力大小為F1,受到的阻力大小f1,起飛速度vm=80m/s,則
P=F1vm
F1-f1=ma1
代入數(shù)據(jù)解得 f1=8×104N
(2)設(shè)飛機起飛過程加速度為a2,達到起飛速度應(yīng)滑行距離為x1,因故減速滑行距離為x2,跑道的長度至少為x,則
F-f=ma2
v=2a2x1
v=2a3x2
a3=4m/s2
x=x1+x2
代入數(shù)據(jù)解得a2=1.2m/s2,x1=2667m,x2=800m
x=3467m