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159376. (2022•西安中学•高三上三月) (14分)如图所示,质量M=0.2kg、长L=1m的长木板放在地面上,质量m=0.8kg的小滑块在长木板左端,竖直嵌有四分之三光滑圆弧轨道的底座固定在地面上,圆弧轨道最低点P的切线水平且与长木板上表面相平,长木板右端与底座左端相距x=1m。现用水平向右外力F=6N作用在小滑块上,小滑块到达P点后撤去外力F,小滑块沿着圆弧轨道运动。长木板与底座相碰时,立即粘在底座上。已知滑块与长木板、长木板与地面间的动摩擦因数分别为μ1=0.4和μ2=0.15,重力加速度g=10m/s2.假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。求:
(1)在长木板与底座相碰前,试判断长木板与小滑块是否发生相对滑动,并求出长木板和小滑块加速度的大小;
(2)小滑块到达P点时速度的大小;
(3)若要使小滑块沿圆弧轨道上滑过程中不脱离轨道,竖直圆弧轨道的半径R应该满足什么条件?

共享时间:2022-01-11 难度:3
[考点]
无外力的水平板块模型,绳球类模型及其临界条件,动能定理的简单应用,
[答案]
见试题解答内容
[解析]
解:(1)在长木板与底座相碰前,假设M与m相对静止,一起加速,设加速度为a,小滑块与长木板间静摩擦力为f1,则对整体,根据牛顿第二定律得
F﹣μ2(M+m)g=(M+m)a
对滑块,有 F﹣f1=ma
解得:a=4.5m/s2,f1=2.4N
而滑块的最大静摩擦力为:μ1mg=0.4×0.8×10N=3.2N
则 f1<μ1mg,假设成立,不发生相对滑动。
长木板和小滑块加速度的大小均为4.5m/s2
(2)设长木板撞击底座时,小滑块的速度为v1,之后小滑块在长木板上运动的加速度为a1,小滑块到达P点的速度为v2,则有:
 =2×4.5×1m2/s2=9m2/s2
根据牛顿第二定律得:F﹣μ1mg=ma1
解得:a1=3.5m/s2

解得:v2=4m/s
(3)情况一:小滑块滑上轨道从圆弧轨道的Q点离开,即能够达到圆弧轨道最高点,设圆弧轨道半径最大为Rm,小滑块在最高点的速度大小为vm,则

滑块从P到最高点的过程,根据动能定理得
解得 Rm=0.32m
情况二:小球上滑至四分之一圆周轨道的最高点时,速度减为零,然后滑回最低点。则由动能定理有:
﹣mg•R=0﹣,解得:R=0.8m,故应 R≥0.8m
故要使小滑块不脱离轨道,竖直圆周轨道半径应该满足0<R≤0.32m或R≥0.8m。
答:
(1)在长木板与底座相碰前,长木板与小滑块不发生相对滑动,长木板和小滑块加速度的大小为4.5m/s2
(2)小滑块到达P点时速度的大小是4m/s;
(3)若要使小滑块沿圆弧轨道上滑过程中不脱离轨道,竖直圆弧轨道的半径R应该满足满足0<R≤0.32m或R≥0.8m。
[点评]
本题考查了"无外力的水平板块模型,绳球类模型及其临界条件,动能定理的简单应用,",属于"典型题",熟悉题型是解题的关键。
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考点说明
灰色代表去掉的考点,绿色代表未变动的考点,红色代表新增的考点
161874. (2022•长安区一中•高二下期末) 德优题库如图所示,在竖直平面内,某一游戏轨道由直轨道AB、光滑圆弧细管道BCD和光滑圆弧轨道DE平滑连接组成,两段圆弧半径相等R=0.5m,B、D等高,图中θ角均为37°,AB与圆弧相切,AM水平。直轨道AB上方有与AB相平行的匀强电场E=108N/C,且电场只分布在AB之间。直轨道AB底端装有弹射系统(弹簧长度很短,长度和质量不计,可以认为滑块从A点射出),具有初始弹性势能EP=2.5J,某次弹射系统将尺寸略小于管道内径的带正电的滑块弹出,冲上直轨道AB,直轨道AB上铺有特殊材料,使滑块与轨道AB间的动摩擦因数μ大小可调。滑块进入光滑圆轨道后,最后能在E点与弹性挡板相互作用后以等速率弹回。已知滑块的质量为m=0.1kg,带电量为q=+8.0×10-9C,B点的高度h=1.8m,整个过程中滑块可视为质点,所带电量保持不变,sin37°=0.6,cos37°=0.8。
(1)若调节AB间的特殊材料,使其变为光滑,求滑块在最高点C点时对轨道的作用力;
(2)现调节AB间的动摩擦因数μ,求滑块首次到达E点时的速率vE与μ之间的关系式;
(3)若滑块与弹性挡板相碰后最终能静止在轨道AB的中点,求动摩擦因数μ。
共享时间:2022-07-14 难度:2 相似度:1.67
161416. (2023•西工大附中•高一下期末) 如图所示,水平绝缘直轨道AC由光滑段AB与粗糙段BC组成,它与竖直光滑半圆轨道CD在C点处平滑连接,其中AB处于电场区内。一带电量为+q、质量为m的可视为质点的滑块从A处以水平初速度v0进入电场区沿轨道运动,从B点离开电场区继续沿轨道BC运动,最后从圆轨道最高点D处水平飞离。已知:轨道BC长l=1m,圆半径R=0.1m,m=0.01kg,q=2.5×10-4C,滑块与轨道BC间的动摩擦因数μ=0.2,重力加速度g取10m/s2,设装置处于真空环境中。
(1)若滑块到达圆轨道D点时的速度v=2m/s,求滑块在D点处时受到的弹力大小和通过B点时的速度大小;
(2)若v0=5m/s,为使滑块能到达圆轨道最高点D处,且离开圆轨道后落在水平轨道BC上,求A、B两点间电势差UAB应满足的条件。
德优题库
共享时间:2023-07-29 难度:2 相似度:1.67
161514. (2023•西工大附中•高一下期末) 如图所示,水平绝缘直轨道AC由光滑段AB与粗糙段BC组成,它与竖直光滑半圆轨道CD在C点处平滑连接,其中AB处于电场区内。一带电量为+q、质量为m的可视为质点的滑块从A处以水平初速度v0进入电场区沿轨道运动,从B点离开电场区继续沿轨道BC运动,最后从圆轨道最高点D处水平飞离。已知:轨道BC长l=1m,圆半径R=0.1m,m=0.01kg,q=2.5×10-4C,滑块与轨道BC间的动摩擦因数μ=0.2,重力加速度g取10m/s2,设装置处于真空环境中。
(1)若滑块到达圆轨道D点时的速度v=2m/s,求滑块在D点处时受到的弹力大小和通过B点时的速度大小;
(2)若v0=5m/s,为使滑块能到达圆轨道最高点D处,且离开圆轨道后落在水平轨道BC上,求A、B两点间电势差UAB应满足的条件。
德优题库
共享时间:2023-07-01 难度:2 相似度:1.67
161730. (2022•西安一中•高一下期末) 德优题库某游乐场的滑梯可以简化为如图所示竖直面内的ABCD轨道,AB为长L=6m、倾角α=37°的斜轨,BC为水平轨道,CD为半径R=15m、圆心角β=37°的圆弧,轨道AB段粗糙其余各段均光滑。一小孩(可视为质点)从A点以初速度v0=2m/s下滑,沿轨道运动到D点时的速度恰好为零(不计经过B点时的能量损失)。已知该小孩的质量m=30kg,取sin37°=0.6,cos37°=0.8,不计空气阻力,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。求:
(1)该小孩第一次经过圆弧C点时,对圆弧轨道的压力FN
(2)该小孩在轨道AB上运动的总路程s。
共享时间:2022-07-11 难度:2 相似度:1.67
162503. (2023•交大附中•高二上期中) 如图所示,绝缘水平轨道与光滑绝缘竖直圆槽形轨道相切于A点,圆形轨道半径为R,圆形轨道上B点与圆心等高,水平轨道AM段长度也为R,竖直边界MN左侧分布有水平向左的匀强电场,场强E=。质量为m,带电量为+q的物块(可视为质点)以水平方向速度v0从M点进入电场,水平轨道AM段与物块间的动摩擦因数μ可调,(重力加速度为g,sin37°=0.6,sin53°=0.8)。求:
(1)若μ=0.75,且物块的速度v0,物块经过圆形轨道最低点A时对轨道的压力大小;
(2)若物块的速度v0,要使物块能做完整的圆周运动,AM段与物块间动摩擦因数满足什么条件;
(3)若μ=0.75,只把MN左侧的电场方向变成水平向右,其他条件不变,为使滑块能到达B点,物块的初速度v0应满足什么条件。
共享时间:2023-11-15 难度:3 相似度:1.34
159699. (2023•育才中学•高三上四月) 德优题库如图所示,一个可视为质点的小物块的质量为m=1kg,从光滑平台上的A点以v0=2m/s的初速度水平抛出,到达C点时,恰好沿C点的切线方向进入固定在水平地面上的光滑圆弧轨道,最后小物块滑上紧靠轨道末端D点的质量为M=3kg的长木板。已知长木板上表面与圆弧轨道末端切线相平,水平地面光滑,小物块与长木板间的动摩擦因数μ=0.3,圆弧轨道的半径为0.4m,C点和圆弧的圆心连线与竖直方向的夹角θ=60°,不计空气阻力,g取10m/s2。求:
(1)小物块刚到达圆弧轨道末端D点时对轨道的压力;
(2)要使小物块不滑出长木板,长木板长度的最小值。
共享时间:2023-02-22 难度:3 相似度:1.34
162839. (2021•西安中学•高三上期中) 德优题库如图所示,水平绝缘光滑轨道AB的B端与处于竖直平面内的四分之一圆弧形粗糙绝缘轨道BC平滑连接,圆弧的半径R=0.4m。在轨道所在空间存在水平向右的匀强电场,电场强度E=1.0×104N/C。现有质量m=0.1kg的带电体(可视为质点)放在水平轨道上A点处,AB两点距离x=1.0m,由于受到电场力的作用带电体由静止开始运动,当运动到圆弧形轨道的C端时,速度恰好为零,已知带电体所带电荷量q=8.0×10-5C,取g=10m/s2,求:
(1)带电体在水平轨道上运动的加速度大小及运动到B端时的速度的大小;
(2)带电体运动到圆弧形轨道的B端时对圆弧轨道的压力大小;
(3)AC两点之间的电势差和A到C过程中摩擦热。
(4)若圆弧轨道也是光滑的,求带电体到达最高点的速度为多少?(可以用根号表示)
共享时间:2021-11-24 难度:3 相似度:1.34
158398. (2024•铁一中学•高二上一月) 德优题库如图,一长木板在光滑的水平面上以速度v0向右做匀速直线运动,将一小滑块无初速地轻放在木板最右端。已知滑块和木板的质量分别为m和2m,它们之间的动摩擦因数为μ,重力加速度为g。
(1)滑块相对木板静止时,求它们的共同速度大小;
(2)某时刻木板速度是滑块的2倍,求此时滑块到木板最右端的距离。
共享时间:2024-10-29 难度:1 相似度:1.33
161439. (2023•长安区一中•高一下期末) 德优题库如图,光滑水平面AB与竖直面内的半圆形导轨在B点相切,半圆形导轨的半径为R。一个质量为m的物体将弹簧压缩至A点后由静止释放,在弹力作用下物体获得某一向右的速度后脱离弹簧,当它经过B点进入导轨的瞬间对轨道的压力为其重力的8倍,之后向上运动恰能到达最高点C。不计空气阻力,重力加速度为g,试求:物体在A点时弹簧的弹性势能。
共享时间:2023-07-26 难度:1 相似度:1.33
162713. (2023•铁一中学•高一下期中) 德优题库冰壶比赛是在水平冰面上进行的体育项目,比赛场地示意图如图所示。比赛时,运动员脚蹬起蹬器,身体成跪式手推冰壶从本垒圆心O向前滑行,至前卫线时放开冰壶使其沿直线OO′滑向营垒圆心O′,为使冰壶能在冰面上滑的更远,运动员可用毛刷刷冰面以减小冰壶与冰面间的动摩擦因数。已知O点到前卫线的距离d=4m,O、O′之间的距离L=30.0m,冰壶的质量为20kg,冰壶与冰面间的动摩擦因数μ1=0.008,用毛刷刷过冰面后动摩擦因数减小到μ2=0.004,营垒的半径R=1m,g取10m/s2
(1)若不刷冰面,要使冰壶恰好滑到O′点,运动员对冰壶的推力多大?
(2)若运动员对冰壶的推力为10N,要使冰壶滑到营垒内,用毛刷刷冰面的距离是多少?
共享时间:2023-05-10 难度:1 相似度:1.33
230254. (2020•长安区一中•高三上一月) 德优题库如图所示,一块质量为M的匀质板放在足够长的光滑水平桌面上,初始时速度为零.板的左端有一个质量为m的物块,物块与板间的动摩擦因数为μ,物块上连接一根足够长的细绳,细绳跨过位于桌面边缘的定滑轮,某人以恒定速度v向下匀速拉绳,绳子对物块的拉力保持水平,物块最多只能向右到达板的中点,且此时板的右端尚未到达桌边的定滑轮.求:
(1)物块与匀质板相对滑动的过程中,物块受到板的摩擦力和板运动的加速度;
(2)若物块在板左端时,给板一个水平向左的初速度v′,为使板与物块能脱离,v′应满足的条件.
共享时间:2020-10-13 难度:1 相似度:1.33
163134. (2021•长安区一中•高二上期中) 德优题库如图所示,在离地高度为H的水平桌面上,一个质量为m的物体被人斜向上抛出,它到达地面时的速度大小为v,不计空气阻力,求:
(1)物体运动至水平桌面下h处的A点时,所具有的动能是多大;
(2)人对该物体做的功是多少?
共享时间:2021-11-12 难度:1 相似度:1.33
182971. (2018•长安区一中•高一下期末) 德优题库右端连有光滑弧形槽的水平桌面AB长L=1.5m,如图所示。将一个质量为m=0.5kg的木块在F=1.5N的水平拉力作用下,从桌面上的A端由静止开始向右运动,木块到达B端时撤去拉力F,木块与水平桌面间的动摩擦因数μ=0.2,取g=10m/s2.求:
(1)木块沿弧形槽上升的最大高度;
(2)木块沿弧形槽滑回B端后,在水平桌面上滑动的最大距离。
共享时间:2018-07-09 难度:1 相似度:1.33
183207. (2017•西安中学•高一下期末) 质量为m的铅球以速度v竖直向下抛出,抛出点距离地面的高度为H,落地后,铅球下陷泥土中的距离为s,求泥土地对铅球的平均阻力?
共享时间:2017-07-16 难度:1 相似度:1.33
230233. (2021•长安区一中•月考) 德优题库如图甲所示,有一倾角为30°的光滑固定斜面,斜面底端的水平面上放一质量为M的木板。开始时质量为m=1kg的滑块在水平向左的力F作用下静止在斜面上,现将力F变为水平向右,大小保持不变,当滑块滑到木板上时撤去力F,木块滑上木板的过程不考虑能量损失。此后滑块和木板在水平面上运动的v-t图象如图乙所示,g=10m/s2。求:
(1)水平作用力F的大小;
(2)滑块在斜面下滑的位移大小;
(3)木板的质量。
共享时间:2020-12-01 难度:1 相似度:1.33

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2022-01-11

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