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河北省保定市高阳中学高三物理上学期第十五次周练试题新人教版

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河北省保定市高阳中学 2014 届高三物理上学期第十五次周练试 题新人教版

1.物块从光滑曲面上的 P 点自由滑下,通过粗糙的静止水*传送带后落到地面上的 Q。 若传送带的皮带轮沿逆时针方向匀速运动,使传送带随之运动,物块仍从 P 点自由滑下,则 ( A.物块有可能落不到地面上 B.物块将仍落在 Q 点 C.物块将会落在 Q 点在左边 D.物块将会落在 Q 点的右边 2.如图,传送带与水*面之间夹角θ =37°,并以10 m/s的速度匀速运行,在传送带A端 轻轻地放一个小物体,若已知该物体与传送带之间动摩擦因数为μ =0.5,传送带A端到B端的 2 距离 S=16m,则小物体从A端运动到B端所需的时间可能是( ) (g=10 m/s ) A )

B A.1.8s C.2.1s B.2.0s D.4.0s

θ

3.对如图所示的皮带传动装置,下列说法中正确的是





A.A 轮带动 B 轮沿逆时针方向旋转 B.B 轮带动 A 轮沿逆时针方向旋转 C.C 轮带动 D 轮沿顺时针方向旋转 D.D 轮带动 C 轮沿顺时针方向旋转 4.如图所示,传送带的水*部分长为 L,传动速率为 v,在其左端无初速释放一小木块, 若木块与传送带间的动摩擦因数为 ? ,则木块从左端运动到右端的时间可能是( )

A.

L v ? v 2?g

B.

L v

C.

2L ?g

D.

2L v

5.一条传送带始终水*匀速运动,将一个质量为 20kg 的货物无初速地放到传送带上, 货物从放上到跟传送带一起匀速运动,经过的时间为 0.8s,滑行的距离是 0.8m,则货物与传

送带间的动摩擦因数μ 为多大?这个过程中,动力对传送带多做多少功?

6.如图所示为车站使用的水*传送带的模型,它的水*传送带的长度为 L=8m,传送带的 皮带轮的半径均为 R=0.2m,传送带的上部距地面的高度为 h=0.45m。现有一个旅行包(视为 质点)以 v 0 ? 10m / s 的初速度水*地滑上水*传送带,已知旅行包与皮带之间的动摩擦因子 为 ? ? 0.6. 本题中 g 取 10m/s .试讨论下列问题:
2

(1)若传送带静止,旅行包滑到 B 端时,人若没有及时取下, 旅行包点将从 B 端滑落,则包的落地点距 B 端的水*距离又是多少? (2)设皮带轮顺时针匀速运动,且皮带轮的角速度 ?1 ? 40rad / s ,旅行包落地点距 B 端 的水*距离又是多少? (3)设皮带轮以不同的角速度顺时针匀速转动,画出旅行包落地点距 B 端的水*距离 S 随皮带轮的角速度 ? 变化的图像。

7.如图,已知传送带两轮的半径 r=1m,传动中传送带不打滑,质量为 1kg 的物体从光滑 轨道 A 点无初速下滑(A 点比 B 点高 h=5m) ,物体与传送带之间的动摩擦因数 ? ? 0.2 ,当传 送带静止时,物体恰能在 C 点离开传送带,则 (1)BC 两点间距离为多少? (2)若要使物体从 A 点无初速释放后能以最短时间到达 C 点,轮子转动的角速度大小应 满足什么条件? (3)当传送带两轮以 12rad/s 的角速度顺时针转动时,物体仍从 A 点无初速释放,在整 个过程中物体与皮带系统增加的内能为多少?

8、如图 11 所示,一*直的传送带以速度 V=2m/s 做匀速运动,传送带把 A 处的工件运送 到 B 处,A、B 相距 L=10m。从 A 处把工件无初速地放到传送带上,经过时间 t=6s,能传送到 B 处,欲用最短的时间把工件从 A 处传送到 B 处,求传送带的运行速度至少多大? A B

图 11 9、传送带以恒定速度υ =1.2m/S 运行, 传送带与水*面的夹角为 37?。现将质量 m=20kg 的物品轻放在其底端,经过一段时间物品被送到 1.8m 高的*台上,如图所示。已知物品与传 送带之间的摩擦因数μ =0.85,则 (1)物品从传送带底端到*台上所用的时 间是多少? (2)每送一件物品电动机需对传送带做的 功是多少?

10.将一个粉笔头轻放在 2 m/s 的恒定速度运动的水*传送带上后,传送带上留下一条长 2 度为 4m 的划线;若使该传送带改做匀减速运动(加速度的大小为 1.5 m/s ) ,并且在传送带 开始做匀减速运动的同时,将另一支粉笔头放在传送带上,该粉笔头在传送带上能留下一条 2 多长的划线?(g 取 10 m/s )

11、如图 19 所示,传送带与地面的倾角θ =37 ,从 A 到 B 的长度为 16m,传送带以 V0=10m/s 的速度逆时针转动。在传送带上端无初速的放一个质量为 0.5 ㎏的物体,它与传送 o o 带之间的动摩擦因数μ =0. 5,求物体从 A 运动到 B 所需的时间是多少?(sin37 =0.6,cos37 =0.8) A f2 B a2 f1 (a ) (b ) N a1 N



ω

图 19

mg 12.如图所示,水*传送带 AB 长为 L,质量为 M 的木块随传送带一起以 v0 的速度向左匀

图 20

mg

速运动(传送带速度恒定) ,木块与传送带间的动摩擦因数 ? ,且满足 v0 ?

2g?L 。当木块

运动至最左端 A 点时,一颗质量为 m 的子弹以 v 水*向右的速度射入木块并留在其中,求: (1)子弹击中木块的过程中损失的机械能; (2)要使木块在传送带上发生相对运动时产生的热量最多,子弹的速度为多少?这个最 大热量为多少?

13.如图所示,光滑水*面 MN 上放两相同小物块 A、B,左端挡板处有一弹射装置 P,右 端 N 处与倾斜皮带理想连接,使带保持运行速度为 V=4m/s,两端高度差为 h=1.6m,物块 A、B 与皮带间滑动摩擦因素 ? ?

3 ,皮带倾角为 ? ? 30? 。已知物块 A、B 质量均为 mA=mB=1kg。 3

开始时 A、B 静止,A、B 间压缩一轻质弹簧,贮有弹性势能 Epk=16J。现解除锁定,弹开 A、B。 求: (1)物块 B *ご匣淖畲蟾叨取 (2)物块 B 滑回水*面 MN 的速度 VB。 (3)若弹开后 B 不能上滑至*台 Q,将下滑至水*面 MN,与被弹射装置 P 弹回的 A,在水 *面上相碰,且 A、B 碰后互换速度,则弹射装置 P 必须给 A 做多少功才能让 AB 碰后 B 能滑 上*台 Q。

14.一传送带装置示意图如图 2 所示,其中传送带经过 AB 区域时是水*的,经过 BC 区 域时变为圆弧形(圆弧由光滑模板形成,为画出) ,经过 CD 区域时是倾斜的,AB 和 CD 都与 BC 相切。现将大量的质量均为 m 的小货箱一个一个 D 在 A 处放到传送带上,放置时初速为零,经传送带 运送到 D 处,D 和 A 的高度差为 h。稳定工作时传送 A L B C 带速度不变,CD 段上各箱等距排列,相邻 L 两箱的距离为 L。每个箱子在 A 处投放后,在到达 B 图2 之前已经相对于传送带静止, 且以后也不再滑动 (忽 略经 BC 段时的微小滑动) 。已知在一段相当长的时 间 T 内,共运送小货箱的数目为 N。这装置由电动机带动,传送带与轮子间无相对滑动,不计 轮轴处的摩擦。求电动机的*均输出功率 P。

答案 1B 2BD

3.BD;4、ACD;5、 (80J

μ =0.25)

6、解: (1)旅行包做匀减速运动, a ? ?g ? 6m / s 2 旅行包到达 B 端速度为 v ?
2 v0 ? 2aL ? 100 ? 96 m / s ? 2m / s

2分 2分

包的落地点距 B 端的水*距离为 s ? vt ? v 2h ? 2 ? 2 ? 0.45m ? 0.6m
g 10

(2)当 ?1 ? 40rad / s 时,皮带速度为 v1 ? ?1 R ? 8m / s 当旅行包速度也为 v1 ? 8m / s 时,在皮带上运动了位移

1分

s?

2 v0 ? v12 100 ? 64 ? m ? 3m ? 8m 2a 12

以后旅行包作匀速直线运动,所以旅行包到达 B 端的速度也为 v1 ? 8m / s 包的落地点距 B 端的水*距离为

2分

s1 ? v1 t ? v1

2h g

? 8?

2 ? 0.45 10

m ? 2.4m

(3)如图所示,每段图线 2 分。 7 解: (1)设物体质量为 m,在 C 点时运动速度为 vC ,BC 间距离为 s。因物体恰在 c 点离开传 送带, 则mg ? m
2 vC 1 2 , 由动能定理, 得 mgh ? ?mgs ? mv C , 联立得,vC ? 10 m/s, 2 r

s ? 22 .5 m
(2)物体以最短时间到达 C 点,因此 BC 段物体以最大加速度做匀加速运动,设加速度 为 a,物体在 B、C 两点的速度分别为 v B 、 v C ,则 a ? ?g ? 0.2 ? 10 ? 2 m/s ,
2

?

mgh ?

1 2 ? 2 ? vB 2 ? 2as , mv B , vC 2

? ? 13.8 m/s,轮子转动的角速度 ? ? 联立解得, vC
(3)物体在 BC 段加速运动的时间为 t ? 物体与皮带间相对位移为 ?s ? 8、解:因

? vC ? 13.8 rad/s r

?v t ? 1 m, Q ? fs ? f?s ? ?mg?s ? 2 J 2

?v 12 ? 10 ? ? 1 s, a 2

L V V ? ,所以工件在 6s 内先匀加速运动,后匀速运动,有 S1 ? t , S 2 ? Vt t 2 2

t1+t2=t, S1+S2=L 2 解上述四式得 t1=2s,a=V/t1=1m/s . 若要工件最短时间传送到 B,工件加速度仍为 a,设传送带速度为 V,工件先加速后匀速, 同上理有: L ?

V V2 V t1 ? Vt 2 又因为 t1=V/a,t2=t-t1,所以 L ? ? V (t ? ) ,化简得: 2 2a a

L V L V L ? ? ? 常量 , ,因为 ? V 2a V 2a 2a L V 所以当 ? ,即 V ? 2aL 时,t 有最小值, V ? 2aL ? 2 5m / s 。 V 2a t?
表明工件一直加速到 B 所用时间最短。 9、解:(1) a ? ug cos37o ? g sin 37o ? 0.8m / s 2 ---①

v ? at1 ? 1.2m / s

---------------------------- ②

t1 ? 1.5s -------------------------------------------③
s1 ? 1 vt 1 ? 0.9m 2 s2 ? h ? s1 ? 2.1(m) ----⑤ sin 37 o

物体先匀加速后匀速 t 2 ?

s2 ? 1.75( s ) v

-------------------------⑥

t ? t1 ? t 2 ? 3.25(s)

-------------------------------------

⑦ 共 10 分

评分标准:①④⑦各 2 分 ②③⑤⑥各 1 分 械能

(2) 送一件物品电动机对传送带做的功 在数值上等于摩擦产生的热量和物品增加的机

W ?

1 2 mv ? mgh ? Q -------------------------------① 2 1 Q ? ?mg cos 37 0 (vt 1 ? vt 1 ) --------------------- ② 2

解得:

W ? 489.6( J ) -------------------------------③

11 解:物体放在传送带上后,开始阶段,传送带的速度大于物体的速度,传送带给物体 一沿斜面向下的滑动摩擦力,物体由静止开始加速下滑,受力分析如图 20(a)所示;当物体 加速至与传送带速度相等时,由于μ <tanθ ,物体在重力作用下将继续加速,此后物体的速 度大于传送带的速度,传送带给物体沿传送带向上的滑动摩擦力,但合力沿传送带向下,物 体继续加速下滑,受力分析如图 20(b)所示。综上可知,滑动摩擦力的方向在获得共同速度的 瞬间发生了“突变” 。 开始阶段由牛顿第二定律得:mgsinθ +μ mgcosθ =ma1; 2 所以:a1=gsinθ +?gcosθ =10m/s ; 物体加速至与传送带速度相等时需要的时间t1=v/a1=1s;发生的位移: 2 s=a1t1 /2=5m<16m;物体加速到 10m/s 时仍未到达 B 点。 2 第二阶段,有:mgsinθ -?mgcosθ =ma2 ;所以:a2=2m/s ;设第二阶段物体滑动

到 B 的时间为 t2 则:LAB-S=vt2+a2t2 /2 ;解得:t2=1s , 体经历的总时间t=t1+t 2 =2s .

2

t2 =-11s (舍去) 。故物

/

从上述例题可以总结出,皮带传送物体所受摩擦力可能发生突变,不论是其大小的突 变,还是其方向的突变,都发生在物体的速度与传送带速度相等的时刻。 12 解析: (1)子弹击中木块的过程中,子弹与木块水*方向上动量守恒。

m v ? Mv0 ? ( M ? m)v ?
损失的机械能为△E

v? ?

m v ? Mv0 M ?m



1 2 1 M 2 m v ? ( M ? m)v 2? ? [m v2 ? 2m v0 v ? Mv0 ] ② 2 2 2( M ? m) (2)要使木块在传送带上发生相对运动时产生的热量最多,则需要木块滑到右端 B 处时, 木块相对地面的速度为零,设木块击中后从 A 端运动到 B 端的时间为 t1,则有: ?E ?

v? ? at1 ? 0 ③

L ? v?t1 ?

1 2 at1 2




联解③、④得: v? ? 由①、⑤联解得: v ?

2g?L

M M ?m v0 ? 2 g?L m m

木块被子弹击中后从 A 运动到 B 时速度为零,这个过程中相对皮带所发生位移 S1 为:

S1 ? L ? v0 t1 ? L ? v0

2L g?



以后木块开始向左做匀加速运动,到停止滑动所经历的时间为 t2,这段时间内木块相对 皮带发生相对位移为 S2,则有:

S 2 ? v2 ?

v0 v2 v2 ? 0 ? 0 g? 2 g? 2 g?



全过程中产生最大热量 Q 为:

Q ? (M ? m) g? (S1 ? S 2 ) ? (M ? m) g? ( L ? v0

v2 2L M ?m ? 0 )? (v0 ? 2 g?L ) 2 g? 2 g? 2

13 解: (1)解除锁定弹开 AB 过程中,机械能守恒有:

E pk ?

1 1 m AV A2 ? m BV B2 …………① (2 分) 2 2
?V A ? 4 m / s ?V B ? 4 m / s

取向右为正,动量守恒有:P 前=P 后,即 0=mA(-VA)+mBVB…………② (2 分) 由①②得 ? (2 分)

B 滑上皮带减速运动,设上滑距离为 S,则由动能定理,W=△Ek 有:

1 ? (m B g sin ? ? S ? ?m B g cos ? ? S ) ? 0 ? m BVB2 …………③ 2

(2 分)

?S ?

VB2 ? 1.6m 2 g (sin? ? ? cos? )

(2 分)

? hmax ? S sin ? ? 0.8m

(2 分)

(2)物块 B 将*ご铀傧禄 ? ? tan? ?

3 ,当物块速度与皮带速度一致时一起 3
2

匀速运动,到一起匀速运动下滑的距离 s ? ,有 2ax? ? V ? 0 ……④ (2 分)

? s? ?

V2 ? 1.6m 2 g (sin? ? ? cos? )

(2 分)

? ? 4m / s 向左滑上水*面 MN. 即刚好下滑至 N 处,B 以 VB
(3)设弹射装置给 A 做功为 W0 ,

1 1 ? 2 ? m AV A2 ? W0 …………⑤ (2 分) m AV A 2 2

?? ,B 为 VB ?? ,则 VB ?? = V A ?? ………………⑥ 设 AB 碰后 A 的速度为 V A
B 要滑上*台 Q,由能量关系有:

1 ?? 2 ? (mg sin ? ? ?mg cos ? ) s ?? . ⑦ m BV B 2

m A ? mB ? 1kg ……………………⑧
由⑤⑥⑦⑧得 W0 ? mg s ??(sin ? ? ? cos ? ) ?

1 mV A2 2

s?? ? h / sin ?

?W0 ? 16 (J)

(2 分)

14、设传送带的运动速度为 v0,在水*段运输的过程中,小货箱先在滑动摩擦力作用下 做匀加速运动,设这段路程为 s ,所用时间为 t ,加速度为 a ,则对小箱有 s ?

1 2 at ① 2


v0 ? at ② 在这段时间内,传送带运动的路程为 s0 ? v0 t ③ 由以上可得 s0 ? 2s
用 f 表示小箱与传送带之间的滑动摩擦力,则传送带对小箱做功为

A ? fx ?

1 2 mv 0 2



传送带克服小箱对它的摩擦力做功 A0 ? fx0 ? 2 ? 两者之差就是克服摩擦力做功发出的热量 Q ?

1 2 mv 0 2

⑥ ⑦

1 2 mv 0 2

可见,在小箱加速运动过程中,小箱获得的动能与发热量相等。 T 时间内,电动机输出 的功为

W ? PT



此功用于增加小箱的动能、势能以及克服摩擦力发热,即

W ?

1 2 Nmv 0 ? Nmgh ? NQ 2



已知相邻两小箱的距离为 L,所以 联立⑦⑧⑨⑩,得 P ?

v0T ? NL




Nm N 2 L2 [ 2 ? gh] T T




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