内蒙古自治区鄂尔多斯市准格尔旗世纪中学2015-2016学年高二下学期第一次月考物理试题 含答案
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世纪中学高二月考物理试题
(总分100分 答卷时间90分钟)
一.单选题(每题只有一个正确选项,每题4分)
1。
如图,理想变压器原、副线圈匝数比n 1:n 2=2:1,V 和A 均为理想电表,灯泡电阻R L =6Ω,AB 端电压u 1=12
2
sin100πt (V ).下列说法正确的是( ) A .电流频率为100Hz B .V 的读数为24V C .A 的读数为0.5A D .变压器输入功率为6W
2。
如图所示,有一矩形线圈的面积为S ,匝数为N 内阻不计,绕OO ′轴在水平方向的磁感应强度为B 的匀强磁场中以角速度ω做匀速转动,从图示位置开始计时.矩形线圈通过滑环接一理想变
压器,滑动触头P 上下移动时可改变输出电压,副线圈接有可调电阻
R ,下列判断正确的是( )
A .矩形线圈产生的感应电动势的瞬时值表达式为e=NBS ωcos ωt
B .矩形线圈从图示位置经过 ω
π
2 时间时,通过电流表的电荷量为
C .当P 位置不动,R 增大时,电压表读数也增大
D .当P 位置向上移动、R 不变时,电流表读数减小 3. 自耦变压器铁芯上只绕有一个线圈,原、副线圈都只取该线圈的某部分.一升压式自耦调压变压器
的电路
如图所示,其副线圈匝数可调.已知变压器线圈总匝数为1900匝;原线圈为1100匝,接在有效值为220 V的交流电源上.当变压器输出电压调至最大时,负载R上的功率为2。
0 kW。
设此时原线圈中电流有效值为I1,负载两端电压的有效值为U2,且变压器是理想的,则U2和I1分别约为( )
A.380 V和5。
3 A B.380 V和9。
1 A
C.240 V和5。
3 A D.240 V和9。
1 A
4.普通交流电流表不能直接接在高压输电线路上测量电流,通常要通过电流互感器来连接。
图中电流互感器ab一侧线圈的匝数较少,工作电流为I ab,cd一侧线圈的匝数较多,工作电流为I cd,为使电流表能正常工作,则( )
A.ab接PQ、cd接MN,I ab<I cd
B.ab接PQ、cd接MN,I ab>I cd
C.ab接MN、cd接PQ,I ab<I cd
D.ab接MN、cd接PQ,I ab>I cd
5。
质量m=100 kg的小船静止在平静水面上,船两端载着m甲=40 kg,m乙=60 kg的游泳者,在同一水平线上甲向左乙向右同时以相对于岸3 m/s的速度跃入水中,如图所示,则小船的运动方向和速率为()
A.0。
6 m/s,向左
B.3 m/s,向左
C.0.6 m/s,向右
D.3 m/s,向右
6。
如图所示的交流电路中,如果电源电动势的最大值不变,当交流电的频率增大时,可以观察到三盏电灯亮度的变化情况是( )
A.L1、L2、L3亮度都不变
B.L2变暗,L2不变、L3变亮
C.L1变暗、L2变亮、L3不变
D.L1变亮、L2变暗、L3不变
二.多项选择题(每题至少有两个正确答案,每题4分,选不选的得2分)
7。
如图所示,有一理想变压器,原副线圏的匝数比为n,原线圈接正弦交流电,电压为U,输出端接有理想电压表、理想电流表和一个电动机,电动机线圈的电阻为R.当输入端接通电源后,电流表的读数为I,电动机带动一重物匀速上升.下列判断正确的是()
I
A。
原线圈中的电流为
n
B。
电压表的读数为IR
C。
电动机的输人功率为I2R
D。
变压器的输人功率为UI/n
8。
发电厂发电机的输出电压为U 1,发电厂至学校的输电线电阻为R,通过导线的电流为I ,学校输入电压为U 2,下列四个计算输电线损耗的式子中正确的( ) A .
R
U 2
1 B 。
R
U U 2
21)( C 。
U 2I D I(U 1
—U 2)
9。
小型交流发电机中,矩形金属线圈在匀强磁场中匀速转动,产生的感应电动势与时间呈正弦函数关系,如图所示.此线圈与一个R =10Ω的电阻构成闭合电路,
不计电路的其他电阻。
下列说法正确的是
( )
A .交变电流的频率为8Hz
B .在1s 内,交变电流的方向改变8次
C .此闭合回路的电流有效值为
A
D .小型交流发电机的输出功率为40W
10。
图甲是小型交流发电机的示意图,两磁极N 、S 间的磁场可视为水平方向的匀强磁场,Ⓐ为交流电流表.线圈绕垂直于磁场方向的水平轴OO′沿逆时针方向匀速转动,从图示位置开始计时,产生的交变电流随时间变化的图象如图乙所示,以下判断正确的是( )
A . 电流表的示数为10A
B.线圈转动的角速度为50πrad/s
C.0。
01s时线圈平面与磁感线平行
D.0.02s时电阻R中电流的方向自右向左
11. 如图所示,理想变压器原线圈接有交流电源,当副线圈上的滑片P处于图示位置时,灯泡L能发光.要使灯泡变亮,可以采取的方法有()
A. 向下滑动P
B. 增大交流电源的电压
C。
增大交流电源的频率
D. 减小电容器C的电容
三.填空题(12题7分13题10分)
12。
某同学把两块大小不同的木块用细线连接,中间夹一被压缩了的轻质弹簧,如图所示.将这一系统置于光滑的水平桌面上,烧断细线,观察物体的运动情况,进行必要的测量,验证物体间相互作用时动量守恒.
(1)该同学还必须有的器材是__________________。
(2)需要直接测量的数据是__________________________________ ______________。
(3)用所得数据验证动量守恒的关系式是____________.
13。
如图所示为“碰撞中的动量守恒”实验装置示意图
(1)因为下落高度相同的平抛小球(不计空气阻力)的飞行时间相同,所以我们在“碰撞中的动量守恒"实验中可以用
____________作为时间单位.
(2)本实验中,实验必须要求的条件是( )
A.斜槽轨道必须是光滑的
B.斜槽轨道末端点的切线是水平的
C.入射小球每次都从斜槽上的同一位置无初速释放
D.入射球与被碰球的质量m a>m b,半径r a=r b
(3)如图,其中M、P、N分别为入射球与被碰球对应的落点的平均位置,则实验中要验证的关系是()
A.m A·ON=m A·OP+m B·OM
B.m A·OP=m A·ON+m B·OM
C.m A·OP=m A·OM+m B·ON
D.m A OM=m A OP+m B·ON
四.计算题
14.(10分)如图,质量为M的小船在静止水面上以速率v0向右匀速行驶,一质量为m的救生员站在船尾,相对小船静止.若救生员以相对水面速率v水平向左跃入水中,救生员跃出后小船的速率为多少?
15.(13分)如图所示,木块A质量m A=1 kg,足够长的木板B质量m B=4 kg,质量为m C=2 kg的木块C置于木板B上,水平面光滑,B、C之间有摩擦。
现使A以v0=12 m/s的初速度向右运动,与B碰撞后以4 m/s 速度弹回。
求:
(1)B运动过程中的最大速度大小。
(2)C运动过程中的最大速度大小.
16(16分)如图所示,质量为M=2kg的木板静止在光滑的水平地面上,木板AB部分为光滑的四分之一圆弧面,半径为R=0。
3m,木板BC部分为水平面,粗糙且足够长。
质量为m=1kg的小滑块从A点由静止释放,最终停止在BC面上D点(D点未标注)。
若BC面与小滑块之间的动摩擦因数μ=0.2,g=10m/s2,求:
①小滑块刚滑到B点时的速度大小;
②BD之间的距离。
高二物理月考答案
1D 2A 3B 4D 5A 6 C
7AD 8BD 9BC 10AC 11BC
12(1)刻度尺、天平、重垂线、复写纸、白纸
(2)两球的质量m 1、m 2和两球做平抛运动的水平位移s 1、s 2(3)m 1 s 1 =m 2 s 2
13。
(1)平抛时间(2) BCD (3)C
m(v0+v)
14. v′=v0+
M
15.(1) v B=4 m/s
(2)v C=2 m/s
16。
①2m/s;②1。
5m
2015—2016学年内蒙古鄂尔多斯市准格尔旗世纪中学高二(下)第
一次月考物理试卷
参考答案与试题解析
一.单选题(每题只有一个正确选项,每题4分)
1.如图,理想变压器原、副线圈匝数比n1:n2=2:1,V和A均为理想电表,灯光电阻R L=6Ω,AB端电压u1=12sin100πt(V).下列说法正确的是()
A.电流频率为100Hz B.V的读数为24V
C.A的读数为0.5A D.变压器输入功率为6W
【分析】根据电压与匝数成正比,电流与匝数成反比,变压器的输入功率和输出功率相等,逐项分析即可得出结论.
【解答】解;A、AB端电压u1=12sin100πt(V).
电流频率为f==50Hz,故A错误;
B、电压表的示数为电路的有效电压的大小,
根据电压与匝数成正比,可知,U2=6V,故B错误;
C、I2==1A,A的读数为1A,故C错误;
D、P1=P2=U2I2=6W,故D正确.
故选:D.
2.如图所示,有一矩形线圈的面积为S,匝数为N内阻不计,绕OO′轴在水平方向的磁感应强度为B的匀强磁场中以角速度ω做匀速转动,从图示位置开始计时.矩形线圈通过滑环接一理想变压器,滑动触头P上下移动时可改变输出电压,副线圈接有可调电阻R,下列判断正确的是()
A.矩形线圈产生的感应电动势的瞬时值表达式为e=NBSωcosωt B.矩形线圈从图示位置经过时间时,通过电流表的电荷量为0 C.当P位置不动,R增大时,电压表读数也增大
D.当P位置向上移动、R不变时,电流表读数减小
【分析】正弦式交流发电机从垂直中性面位置开始计时,其电动势表达式为:e=NBSωcosωt;电压表和电流表读数为有效值;计算电量用平均值.
【解答】解:A、从垂直于中性面时开始计时,矩形线圈产生的感应电动势的瞬时值表达式为e=NBSωcosωt,故A正确;
B、矩形线圈从图示位置经过时间时,转过的角度为ωt=,磁通量一直增加,电流方向没有改变,故通过电流表的电荷量
为:≠0(其中R为),故B错误;
C、交流发电机内电阻不计,故变压器输入电压不变,根据理想变压器的变压比公式,当P位置不动,R增大时,电压表读数不变,仍然
等于发电机的电动势有效值;
D、当P位置向上移动、R不变时,根据理想变压器的变压比公式
,输出电压变大,故电流变大,功率变大,故输入电流也变大,
故电流表读数变大,故D错误;
故选A.
3.自耦变压器铁芯上只绕有一个线圈,原、副线圈都只取该线圈的某部分,一升压式自耦调压变压器的电路如图所示,其副线圈匝数可调.已知变压器线圈总匝数为1900匝;原线圈为1100匝,接在有效值为220V的交流电源上.当变压器输出电压调至最大时,负载R 上的功率为2。
0kW.设此时原线圈中电流有效值为I1,负载两端电压的有效值为U2,且变压器是理想的,则U2和I1分别约为()
A.380 V和5。
3 A B.380 V和9.1 A C.240 V和5.3 A D.240 V和9。
1 A
【分析】变压器输出电压调至最大,故副线圈为1900匝,由变压器两端的电压与匝数成正比,可得副线圈的电压有效值,由输入功率等于输出功率,可得电流.
【解答】解:因变压器输出电压调至最大,故副线圈为1900匝,由变压器两端的电压与匝数成正比,即,故副线圈的电压有效值U2为380 V;因变压器为理想变压器,故其输入功率等于输出功率,即P1=P2,由P1=U1I1得I1=9.1A,B正确.
故选B
4.普通的交流电源表不能直接接在高压输电线路上测量电流,通常要通过电流互感器来连接,图中电流互感器ab一侧线圈的匝数较少,工作时电流为I ab,cd一侧线圈的匝数较多,工作时电流为I cd,为了使电流表能正常工作,则()
A.ab接MN、cd接PQ,I ab>I cd B.ab接MN、cd接PQ,I ab<I cd C.ab接PQ、cd接MN,I ab<I cd D.ab接PQ、cd接MN,I ab>I cd
【分析】电流互感器的作用是使大电流变成小电流,然后利用变压器工作原理即可确定接哪一端.
【解答】解:电流互感器的作用是使大电流变成小电流,所以I ab>I cd;
利用变压器工作原理:电流与匝数成反比,所以输入端ab接MN,输出端cd接PQ;
故选:A.
5.质量m=100kg的小船静止在平静水面上,船两端载着m甲=40kg,m乙=60kg的游泳者,在同一水平线上甲向左、乙向右同时以相对于岸3m/s的速度跃入水中,如图所示,则小船的运动速率和方向为( )
A.0.6m/s,向左B.3m/s,向左 C.0。
6m/s,向右D.3m/s,向右
【分析】以甲、乙两人和船组成的系统为研究对象,根据动量守恒定律求解两人跃入水中后小船的速度大小和方向
【解答】解:甲、乙和船组成的系统动量守恒,以水平向右为正方向,开始时总动量为零,根据动量守恒定律有:
0=﹣m甲v甲+m乙v乙+mv,
解得:v=,
代入数据解得v=﹣0。
6 m/s,负号说明小船的速度方向向左,故选项A正确
故选:A
6.如图所示的交流电路中,如果电源电动势的最大值不变,交流电的频率增大时,可以观察到三盏电灯亮度的变化情况是( )
A.L1、L2、L3亮度都不变 B.L1变暗,L2不变、L3变亮
C.L1变暗、L2变亮、L3不变 D.L1变亮、L2变暗、L3不变
【分析】根据感抗公式X L=2πfL和容抗公式,定性讨论.【解答】解:感抗为X L=2πfL,容抗为.
当频率f增大时,感抗X L变大,容抗X C变小.
感抗X L变大,对交流电的阻碍作用变大,所以L1变暗.
容抗X C变小,对交流电的阻碍作用变小,所以L2变亮.
而电阻器的对交流电的阻碍作用不随频率改变,所以L3亮度不变.所以L1变暗、L2变亮、L3不变.故ABD错误,C正确.
故选C.
二.多项选择题(每题至少有两个正确答案,每题4分,选不选的得2分)
7.如图,有一理想变压器,原副线圈的匝数比为n:1.原线圈接正弦交流电压U,输出端接有一个交流电流表和一个电动机.电动机线
圈电阻为R.当输入端接通电源后,电流表读数为I,电动机带动一重物匀速上升.下列判断正确的是()
A.电动机两端电压为IR B.电动机消耗的功率为I2R
C.原线圈中的电流为D.变压器的输入功率为
【分析】理想变压器的输入功率与输出功率相等,而副线圈与电动机相连,则电动机的输出功率与电动机线圈的内阻之和为副线圈的输出功率.
【解答】解:A、电动机电路属于非纯电阻电路,则欧姆定律不适用.因此电动机两端的电压不能为IR,故A错误;
B、电动机消耗的功率为线圈内阻消耗的功率与输出功率之和,而为I2R仅是电动机线圈电阻的功率,故B错误;
C、因为原副线圈的匝数比为n,且电流表读数为I,则由理想变压器的原副线圈的电流与匝数成反比得,原线圈的电流为,故C正确;
D、理想变压器的原线圈的电压为U,而电流为,则变压器的输入功率为U.故D正确;
故选:CD
8.发电厂电机的输出电压为U1,发电厂至学校的输电导线总电阻为R,通过导线的电流为I,学校得到的电压为U2,则输电导线上损耗的功率可表示为()
A.B.C.I2R D.U1I
【分析】输电线的电压损耗△U=U1﹣U2,然后根据电功率公式分析答题.
【解答】解:输电线上损失的电压△U=U1﹣U2,
输电导线损失的电功率P=I2R=(U1﹣U2)I=,故BC正确,AD 错误;
故选:BC.
9.小型交流发电机中,矩形金属线圈在匀强磁场中匀速转动,产生的感应电动势与时间呈正弦函数关系,如图所示.此线圈与一个
R=10Ω的电阻构成闭合电路,不计电路的其他电阻.下列说法正确的是( )
A.交变电流的频率为8Hz
B.在1s内,交变电流的方向改变8次
C.此闭合回路的电流有效值为A
D.小型交流发电机的输出功率为40W
【分析】从图象中可以求出该交流电的最大电压以及周期等物理量,然后根据最大值与有效值以及周期与频率关系求解.
【解答】解:A、由图可知,交流电的最大电压E=20V,周期T=0。
250s,根据f=得:f=4Hz,所以A错误;
B、交变电流的方向每个周期改变2次,1s是4个周期,所以在1s内,交变电流的方向改变8次,所以B正确;
C、根据最大值与有效值以及周期与频率关系有:
有效值为:=10V,所以电流有效值为:I==,所以C 正确;
D、小型交流发电机的输出功率为P=I2R=()2×10=20W,所以D 错误.
故选:BC.
10.图甲是小型交流发电机的示意图,两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场,为交流电流表.线圈绕垂直于磁场方向的水平轴OO′沿逆时针方向匀速转动,从图示位置开始计时,产生的交变电流随时间变化的图象如图乙所示,以下判断正确的是()
A.电流表的示数为10A
B.线圈转动的角速度为50rad/s
C.0。
01s时线圈平面与磁场方向垂直
D.0。
02s时电阻R中电流的方向自右向左
【分析】由题图乙可知交流电电流的最大值、周期,电流表的示数为有效值,感应电动势最大,则穿过线圈的磁通量变化最快,由楞次定律可判断出0.02s时流过电阻的电流方向.
【解答】解:A、由题图乙可知交流电电流的最大值是I m=10A,周期T=0.02s,由于电流表的示数为有效值,故示数I===10A,故A
正确;
B、角速度ω==100π rad/s,故B错误;
C、0。
01s时线圈中的感应电流达到最大,感应电动势最大,则穿过线圈的磁通量变化最快,磁通量为0,故线圈平面与磁场方向平行,故C错误;
D、由楞次定律可判断出0。
02s时流过电阻的电流方向自左向右,故D错误;
故选:A.
11.如图所示,理想变压器原线圈接有交流电源,当副线圈上的滑片P处于图示位置时,灯泡L能发光.要使灯泡变亮,可以采取的方法有( )
A.向下滑动P B.增大交流电源的电压
C.增大交流电源的频率D.减小电容器C的电容
【分析】要使灯泡变亮,应使副线圈两端电压增大.向下滑动P,副线圈匝数减少,电压减小,增大交流电源的电压,副线圈两端电压也增大,增大交流电源的频率通过电容器的电流更大.
【解答】解:A、向下滑动P,副线圈匝数减少,电压减小,故A错误;
B、增大交流电源的电压,副线圈两端电压也增大,故B正确;
C、增大交流电源的频率减小了容抗,通过电容器的电流更大,故C 正确;
D、减小电容器的电容,增大了容抗,通过灯泡的电流减小,灯泡变暗,故D错误;
故选:BC.
三.填空题(12题7分13题10分)
12.某同学把两块大小不同的木块用细线连接,中间夹一被压缩了的弹簧,如图所示.将这一系统置于光滑的水平桌面上,烧断细线,观察物体的运动情况,进行必要的测量,验证物体间相互作用时动量守恒.
(1)该同学还必须有的器材是刻度尺、天平;
(2)需要直接测量的数据是两物体的质量m1,m2和两木块落地点分别到桌子两侧边的水平距离s l、s2;
(3)用所得数据验证动量守恒的关系式是m1s1=m2s2.
【分析】烧断细线后,两球离开桌面做平抛运动,由于高度相等,则平抛的时间相等,水平位移与初速度成正比,把平抛的时间作为时间单位,小球的水平位移可替代平抛运动的初速度.将需要验证的关系速度用水平位移替代.
【解答】解:取小球1的初速度方向为正方向,两小球质量和平抛初速度分别为m1、m2,v1、v2,平抛运动的水平位移分别为s1、s2,平抛运动的时间为t.
需要验证的方程:0=m1v1﹣m2v2
又v1=,v2=
代入得到:m1s1=m2s2
故需要测量两木块的质量m1和m2,两木块落地点到桌面边缘的水平距离s1,s2
所以需要的器材为刻度尺、天平、重锤线
故答案为:(1)刻度尺、天平
(2)两物体的质量m1,m2和两木块落地点分别到桌子两侧边的水平距离s l、s2
(3)m1s1=m2s2
13.如图所示为“碰撞中的动量守恒”实验装置示意图.
(1)因为下落高度相同的平抛小球(不计空气阻力)的飞行时间相同,所以我们在“碰撞中的动量守恒”实验中可以用平抛时间作为时间单位.
(2)本实验中,实验必须要求的条件是BCD
A.斜槽轨道必须是光滑的
B.斜槽轨道末端点的切线是水平的
C.入射小球每次都从斜槽上的同一位置无初速释放
D.入射球与被碰球的m a>m b,r a=r b
(3)如图,其中M、P、N分别为入射球与被碰球对应的落点的平均位置,则实验中要验证的关系是 C
A.m a ON=m a OP+m b OM B.m a OP=m a ON+m b OM
C.m a OP=m a OM+m b ON D.m a OM=m a OP+m b ON.
【分析】(1)通过实验的原理确定需要的测量工具,小球碰撞后做平抛运动,抓住平抛运动的时间相等,小球飞行的水平距离来代表小球的水平速度来验证动量守恒定律.
(2)释放点越低,入射小球速度小,读数的相对误差大;释放点越高,两球相碰时相互作用的内力越大,碰撞前后系统的动量之差越小,误差越小;
(3)根据实验使用的理论公式,确定需实验中要验证的关系.【解答】解:(1)小球碰撞后做平抛运动,小球做平抛运动的高度相同,小球做平抛运动的飞行时间t相同,所以我们在“碰撞中的动量守恒”实验中可以用平抛时间作为时间单位.
(2)A、在同一组实验的不同碰撞中,每次入射球必须从同一高度由静止释放,保证碰前的速度相同即可,斜槽轨道是否光滑对实验的结果没有影响,故A错误.
B、为了保证小球做平抛运动,安装轨道时,轨道末端必须水平,故B正确.
C、在同一组实验的不同碰撞中,每次入射球必须从同一高度由静止释放,保证碰前的速度相同,故C正确.
D、为了保证入射小球不反弹,则入射小球的质量大于被碰小球的质量;为了发生对心碰撞,两球的直径需相同,故D正确.
故选:BCD.
(3)碰撞过程中,如果水平方向动量守恒,由动量守恒定律得:
m1v1=m1v1′+m2v2,
小球做平抛运动时抛出点的高度相等,它们在空中的运动时间t相等,两边同时乘以时间t,
m a v1t=m a v1′t+m b v2t,
即m a OP=m a OM+m b ON;
故选:C
故答案为:1)平抛时间(2)BCD (3)C
四.计算题
14.如图,质量为M的小船在静止水面上以速率V0向右匀速行驶,一质量为m的救生员站在船尾,相对小船静止.若救生员以相对水面速率v水平向左跃入水中,则救生员跃出后小船的速率为
v0+(v0+v).
【分析】人和小船系统动量守恒,根据动量守恒定律列式求解.【解答】解:人在跃出的过程中船人组成的系统水平方向动量守恒,规定向右为正方向,由动量守恒定律得:
(M+m)v0=Mv′﹣mv,
解得:v′=v0+(v0+v);
故答案为:v0+(v0+v).
15.如图所示,木板A质量m A=1kg,足够长的木板B质量m B=4kg,质量为m C=2kg的木块C置于木板B上,水平面光滑,B、C之间有摩擦.现使A以v0=12m/s的初速度向右运动,与B碰撞后以4m/s 速度弹回.求:
(1)B运动过程中的最大速度大小.
(2)C运动过程中的最大速度大小.
【分析】(1)A与B碰后的瞬间,B的速度最大,以A、B为系统,运用动量守恒定律求出B运动过程中的最大速率.
(2)碰撞后C在B上滑行一段距离后与B保持相对静止,两者速度相同,此时C的速度最大,对BC系统研究,运用动量守恒定律求出共同速度的大小.
【解答】解:(1)A与B碰后瞬间,C的运动状态未变,B速度最大.以A、B组成的系统为研究对象,碰撞过程系统动量守恒,以A的初速度方向为正方向,
由动量守恒定律得:m A v0+0=﹣m A v A+m B v B,代入数据得:v B=4m/s.(2)A、B碰撞后,B与C相互作用使B减速、C加速,由于B板足够长,
所以B和C能达到相同速度,二者共速后,C速度最大,
以B、C组成的系统为研究对象,以向右为正方向,
由动量守恒定律得:m B v B+0=(m B+m C)v C,
代入数据得:v C=2.67m/s.
答:(1)B运动过程中的最大速度大小为4m/s.
(2)C运动过程中的最大速度大小为2.67m/s.
16.如图所示,质量为M=2kg的木板静止在光滑的水平地面上,木板AB部分为光滑的四分之一圆弧面,半径为R=0.3m,木板BC部分为水平面,粗糙且足够长.质量为m=1kg的小滑块从A点由静止释放,最终停止在BC面上D点(D点未标注).若BC面与小滑块之间的动摩擦因数μ=0.2,g=10m/s2,求:
(Ⅰ)小滑块刚滑到B点时的速度大小;
(Ⅱ)BD之间的距离.
【分析】(1)系统水平方向上不受外力,所以从A到D的过程中,系统水平方向动量守恒.滑块从A到B的过程中,滑块木块均是光滑接触,故系统没有能量损失即机械能守恒;列出两个方程即可解答;(2)从B到D的过程中,滑块受摩擦力作用,且摩擦力对滑块做功,系统的机械能转化为内能.
【解答】解:(1)滑块从A下滑到B的过程中,系统在水平方向上动量守恒、机械能守恒,设木板到达B点时的速度为v M,滑块的质量为m到达B点时的速度v m,设圆弧的半径为R,选取滑块m运动的方向为正方向,由水平方向动量守恒得:
mv m+Mv M=0 ①
由机械能守恒定律可得:mgR=②
联立方程①②,代入数据得:v m=2m/s;v M=﹣1m/s (2)m在木板上滑动的过程中机械能转化为内能,则:代入数据解得:L相对=1。
5m
答:(Ⅰ)小滑块刚滑到B点时的速度大小是2m/s;(Ⅱ)BD之间的距离是1。
5m.。