高中物理经典力学例题

11、如图所示，ef，gh为水平放置的足够长的平行光滑导轨，导轨间距为L=1m，导轨左端连接一个R=2Ω的电阻，将一根质量为0.2kg的金属棒cd垂直地放置导轨上，且与导轨接触良好，导轨与金属棒的电阻均不计，整个装置放在磁感应强度为B=2T的匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向下。现对金属棒施加一水平向右的拉力F，使棒从静止开始向右运动。试解答以下问题。（1）若施加的水平外力恒为F=8N，则金属棒达到的稳定速度v1是多少？（2）若施加的水平外力的功率恒为P=18W，则金属棒达到的稳定速度v2是多少？（3）若施加的水平外力的功率恒为P=18W，则金属棒从开始运动到速度v3=2m/s的过程中电阻R产生的热量为8.6J，则该过程所需的时间是多少？1)由E=BLv，I=E/R和F=BIL可得：F=B^2L^2v/R;所以v1=FR／B2L2=4m／s2(2)金属棒速度达到稳定时，水平外力F=又P=Fv2所以v2=m／s=3m／s(3)设电阻上产生的热量为Q，则根据能量转化与守恒定律可得：Pt=+Q所以Q=Pt-=(18×0.5-×0.5×22)J=8J2、如图所示，PR是一长为L=0.64m的绝缘平板固定在水平地面上，挡板R固定在平板的右端。整个空间有一个平行于PR的匀强电场E，在板的右半部分有一个垂于纸面向里的匀强磁场B，磁场的宽度0.32m。一个质量m=0.50×10－3kg、带电荷量为q=5.0×102C的小物体，从板的P端由静止开始向右做匀加速运动，从D点进入磁场后恰能做匀速直线运动。当物体碰到挡板R后被弹回，若在碰撞瞬间撤去电场（不计撤掉电场对原磁场的影响），物体返回时在磁场中仍作匀速运动，离开磁场后做减速运动，停在C点，PC=L/4。若物体与平板间的动摩擦因数取10m/s2。（1）判断电场的方向及物体带正电还是带负电；（2）求磁感应强度B的大小；（3）求物体与挡板碰撞过程中损失的机械能（1）物体由静止开始向右做匀加速运动，证明电场力向右且大于摩3擦力。进入磁场后做匀速直线运动，说明它受的摩擦力增大，证明它受的洛仑兹力方向向下。由左手定则判断，物体带负电。物体带负电而所受电场力向右，证明电场方向向左。（2）设物体被挡板弹回后做匀速直线运动的速度为v2，从离开磁场到停在C点的过程中，根据动能定理有………………2分解得v2=0.80m/s…………………1分物体在磁场中向左做匀速直线运动，受力平衡mg=qv2B………………………2分解得B=0.125T=0.13T………………………………………………………1分（3）设从D点进入磁场时的速度为v1，根据动能定理有：………2分物体从D到R做匀速直线运动受力平衡：qE=μ(mg+qv1B)……………………2分解得v1=1.6m/s…………1分小物体撞击挡板损失的机械能力：……2分△E=4.8×10－4J………………………………………………1分3、一个质量为0.2kg的小球用细线吊在倾角θ=53°的斜面顶端，如图10所示.斜面静止时，球紧靠在斜面上，绳与斜面平行，不计摩擦.当斜面以10m/s2的加速度向右做加速运动时，求绳的拉力及斜4面对小球的弹力.当加速度a较小时，小球与斜面体一起运动，此时小球受重力、绳的拉力和斜面的支持力作用，绳平行于斜面；当加速度a足够大时，小球将“飞离”斜面，此时小球受重力和绳的拉力作用，绳与水平方向的夹角未知.题目中要求a=10m/s2时绳的拉力及斜面的支持力，必须先求出小球离开斜面的临界加速度a0.（此时，小球所受斜面支持力恰好为零）由可得因为a=10m/s2a0所以小球离开斜面N=0，小球受力情况如图4所示，则有Tcosα=ma，Tsinα=mg所以T==2.83N，N=0.54、如图所示，水平传送带以速率v1沿顺时针方向运动，物块从传送带的右端水平面上的速率v2向左滑上传送带，一段时间后，物块又以速率返回右端的水平面。则可能有A．B．C．D．AC。这里我不知道解析。5、如图所示，一质量M=5kg的平板小车静止在水平地面上，小车与地面间的动摩擦因数μ1=0.1，现在给小车施加一个水平向右的拉力F=15N，经t=3s后将一质量为m=2kg的货箱（可视为质点）无初速度地放置于平板车上，货箱与小车间的动摩擦因数μ2=0.4，货箱最终刚好未从小车上落下，求：货箱刚放上小车时离车后端的距离；车加速度=F/M=(15-5*10*0.1)/5=2m/s^23s后的末速度=at=2*3=6m/s因为刚将货箱放上去初速度为0而车的速度是6m/s所以货箱相对车而言向后一直到加速到跟车的速度为止才相对静止而需要注意的是,此时车受到的摩擦力增加,加速度改变!货箱受到向前的摩擦力=2*10*0.4=8N6所以车受到向后的摩擦力=8+7=15N此时车加速度是0货箱是4m/s^2设当xs后货箱和车的速度相同(货箱速度不会超过车)则4x=6x=1.5s而货箱距离车后端的距离=车移动的位移-货箱移动的位移解得为4.5m车子最开始A1=（F-u1Mg)/M=2V1=a1t=6因为F=u1mg+u2(M+m)ga2=0a块=(u2mg)/m=u2g=4最终达到共同速度6所以方程列做6=4tt=1.5用位移公式算得x车=9x块=4.5L=x车-x块=4.576、如图所示，ABCD为固定在竖直平面内的轨道，AB段光滑水平，BC段为光滑圆弧，对应的圆心角θ=370，半径r=2.5m，CD段平直倾斜且粗糙，各段轨道均平滑连接，倾斜轨道所在区域有场强大小为E=2×l05N/C、方向垂直于斜轨向下的匀强电场。质量m=5×l0-2kg、电荷量q=+1×10-6C的小物体（视为质点）被弹簧枪发射后，沿水平轨道向左滑行，在C点以速度v0=3m/s冲上斜轨。以小物体通过C点时为计时起点，0.1s以后，场强大小不变，方向反向。已知斜轨与小物体间的动摩擦因数μ=0.25。设小物体的电荷量保持不变，取g=10m/s2．sin370=0.6，cos370=0.8。(1)求弹簧枪对小物体所做的功；(2)在斜轨上小物体能到达的最高点为P，求CP的长度。解：(1)设弹簧枪对小物体做功为Wf，由动能定理得Wf-mgr(l-cosθ)=mv02①代人数据得Wf=0.475J②说明：①式4分，②式2分。(2)取沿平直斜轨向上为正方向。设小物体通过C点进入电场后的加速度为a1，由牛顿第二定律得－mgsinθ－μ(mgcosθ+qE)=ma1③8小物体向上做匀减速运动，经t1=0.1s后，速度达到v1，有v1=v0+a1t1③由③④可知v1=2.1m/s，设运动的位移为s1，有sl-v0t1+a1t12⑤电场力反向后，设小物体的加速度为a2，由牛顿第二定律得－mgsinθ－μ(mgcosθ-qE)=ma2⑥设小物体以此加速度运动到速度为0，运动的时间为t2，位移为s2，有0=v1+a2t2⑦s2=v1t2+a2t22⑧设CP的长度为s，有s=s1+s2⑨联立相关方程，代人数据解得s=0.57m⑩说明：③⑥式各3分，④⑤⑦⑧⑨式各1分，⑩式2分。