临界类问题 知识点题库

如图所示,水平路面CD的左侧有一固定的平台,平台上表面AB长s=3m.光滑半圆轨道AFE竖直固定在平台上,圆轨道半径 R=0.4m,最低点与平台AB相切于A.板长L1=2m,上表面与平台等高.小物块放在板的最右端,并随板一起向平台运动.当板的左端距离平台L=2m时,板与物块向左运动的速度v0=8m/s.当板与平台的竖直墙壁碰撞后,板立即停止运动,物块在板上滑动,并滑上平台.已知板与路面的动摩擦因数µ1=0.05,物块与板的上表面及轨道AB的动摩擦因数µ2=0.1,物块质量m=1kg,取g=10m/s2

  1. (1) 求物块进入圆轨道时对轨道上A点的压力;

  2. (2) 判断物块能否到达圆轨道的最高点E.如果能,求物块离开E后在平台上的落点到A点的距离;如果不能,则说明理由.

在光滑水平转台上开有一小孔O,一根轻绳穿过小孔,一端拴一质量为0.1kg的物体A,另一端连接质量为1kg的物体B,如图所示,已知O与A物间的距离为25cm,开始时B物与水平地面接触,设转台旋转过程中小物体A始终随它一起运动g=10m/s2 . 问:

  1. (1) 当转台以角速度ω=4rad/s旋转时,物B对地面的压力多大?

  2. (2) 要使物B开始脱离地面,则转台旋的角速度至少为多大?

如图所示,AB为斜面,BC水平面.从A点以水平初速度v向右抛出一小球,其第一落点与A的水平距离为s1;从A点以水平初速度2v向右抛出一小球,其第一落点与A的水平距离为s2 . 不计空气阻力,则s1:s2可能为(   )

A . 1:2 B . 1:3 C . 1:4 D . 1:5
如图1,用一根长为L=1m的细线,一端系一质量为m=1kg的小球(可视为质点),另一端固定在一光滑锥体顶端,锥面与竖直方向的夹角θ=37°,当小球在水平面内绕锥体的轴做匀速圆周运动的角速度为ω时,细线的张力为T.求(g=10m/s2 , sin37°= ,cos37°= ,计算结果可用根式表示):

  1. (1) 若要小球离开锥面,则小球的角速度ω0至少为多大?

  2. (2) 若细线与竖直方向的夹角为60°,则小球的角速度ω′为多大?

  3. (3) 细线的张力T与小球匀速转动的加速度ω有关,当ω的取值范围在0到ω′之间时,请通过计算求解T与ω2的关系,并在图2坐标纸上作出T﹣ω2的图象,标明关键点的坐标值.

半径为R的水平圆台,可绕通过圆心O的竖直光滑细轴CC′转动,如图所示,圆台上沿相互垂直的两个半径方向刻有凹槽,质量为mA的物体A放在一个槽内,物体A与槽底间的动摩擦因数为μ,质量为mB的物体B放在另一个槽内,此槽是光滑的.AB间用一长为l(l<R)且不可伸长的轻绳绕过细轴相连.已知圆台做匀速转动,且A、B两物体相对圆台不动(A、B两物体可视为质点,物体的最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力).

  1. (1) 当圆台转动的角速度为ω0 , OA的长度为l1时,试写出A、B两个物体受到的向心力大小的表达式.

  2. (2) 不论圆台转动的角速度为多大,要使物体A和槽之间恰好没有摩擦力,则OA的长为多大?

  3. (3) 设OA长为x,试分析圆台的角速度ω和物体A到圆心的距离x所应满足的条件.

如图所示,在直角坐标系的原点O处有一放射源,向四周均匀发射速度大小相等、方向都平行于纸面的带电粒子.在放射源右边有一很薄的挡板,挡板与xoy平面交线的两端M、N与原点O正好构成等腰直角三角形.已知带电粒子的质量为m,带电量为q,速度为υ,MN的长度为L.(不计带电粒子的重力)

  1. (1) 若在y轴右侧加一平行于x轴的匀强电场,要使y轴右侧所有运动的粒子都能打到挡板MN上,则电场强度E0的最小值为多大?在电场强度为E0时,打到板上的粒子动能为多大?

  2. (2) 若在整个空间加一方向垂直纸面向里的匀强磁场,要使板右侧的MN连线上都有粒子打到,磁场的磁感应强度不能超过多少(用m、υ、q、L表示)?若满足此条件,放射源O向外发射出的所有带电粒子中有几分之几能打在板的左边?

如图所示,在x轴下方的区域内存在+y方向的匀强电场,电场强度为E.在x轴上方以原点O为圆心、半径为R的半圆形区域内存在匀强磁场,磁场的方向垂直于xoy平面向外,磁感应强度为B.﹣y轴上的A点与O点的距离为d,一个质量为m、电荷量为q的带正电粒子从A点由静止释放,经电场加速后从O点射入磁场,不计粒子的重力.

  1. (1) 求粒子在磁场中运动的轨道半径r;

  2. (2) 要使粒子进人磁场之后不再经过x轴,求电场强度的取值范围;

  3. (3) 改变电场强度,使得粒子经过x轴时与x轴成θ=300的夹角,求此时粒子在磁场中的运动时间t及经过x轴的位置坐标值x0

如图所示,某一新型发电装置的发电管是横截面为矩形的水平管道,管道的长为L、宽为d、高为h,上下两面是绝缘板.前后两侧面M、N是电阻可忽略的导体板,两导体板与开关S和定值电阻R相连.整个管道置于磁感应强度大小为B、方向沿z轴正方向的匀强磁场中.管道内始终充满电阻率为ρ的导电液体(有大量的正、负离子),且开关闭合前后,液体在管道进、出口两端压强差的作用下,均以恒定速率v0沿x轴正向流动,液体所受的摩擦阻力不变.

  1. (1) 求开关闭合前,M、N两板间的电势差大小U0

  2. (2) 求开关闭合前后,管道两端压强差的变化△p;

  3. (3) 调整矩形管道的宽和高,但保持其他量和矩形管道的横截面积S=dh不变,求电阻R可获得的最大功率Pm及相应的宽高比 的值.

粗糙绝缘的水平地面上,有两块竖直平行相对而立的金属板AB.板间地面上静止着带正电的物块,如图甲所示,当两金属板加图乙所示的交变电压时,设直到t1时刻物块才开始运动,(最大静摩擦力与动摩擦力可认为相等),则(   )

A . 在0﹣t1时间内,物块受到逐渐增大的摩擦力,方向水平向右 B . 在t1﹣t3时间内,物块受到的摩擦力,先逐渐增大,后逐渐减小 C . t3时刻物块的速度最大 D . t4时刻物块的速度最大
如图所示,光滑水平面上放置质量分别为m和2m的四个木块,其中两个质量为m的木块间用一不可伸长的轻绳相连,木块间的最大静摩擦力是fm . 现用水平拉力F拉其中一个质量为2m的木块,使四个木块以同一加速度运动,则轻绳的拉力可能为(   )

A . fm B . fm C . fm D . fm
一列火车和一辆汽车沿同一方向做匀变速直线运动,速度分别为v1和v2 . t=0时刻,火车在汽车前方26m处,此后v1、v2在各个时刻的大小如表所示.根据表格中的数据,通过计算求:

t/s

0

1

2

3

4

5

v1/m•s﹣1

16.0

14.0

12.0

10.0

v2/m•s﹣1

4.0

5.0

6.0

7.0

  1. (1) 两车经过多长时间相距最大?此时最大间距是多少?

  2. (2) 经过多长时间两车相遇?

  3. (3) 两车初始间距满足什么条件可以相遇两次.

甲、乙两车在t=0时从同一地点、向同一方向沿直线运动,甲以5m/s的速度匀速行驶,乙以10m/s的初速度、加速度大小为0.5m/s2的刹车减速运动,求:

  1. (1) 经多长时间甲车追上乙车?

  2. (2) 追上前两者之间的最大距离;

  3. (3) 在t=25s时,两者之间的距离.

行驶速度为v0=30m/s甲、乙两辆汽车在高速公路同一车道通向行驶,甲车在前,乙车在后,两车相距x0=100m,t=0时刻甲车遇紧急情况开始制动后,甲、乙两车的加速度随时间变化如图中甲、乙所示,取运动方向为正方向.请判断两车在0~9s内会不会相撞;若两车不相撞,求出两车在0~9s内何时相距最近?最近距离是多少?若两车相撞,求出从t=0时刻到两车相撞的时间.

有一辆摩托车,由静止开始,以加速度a=2m/s2匀加速追正前方相距s0=100m处的一辆汽车,已知汽车以v=20m/s向前匀速行驶,求:

  1. (1) 摩托车追上汽车前,经过多长时间两车相距最远?此时相距多少?

  2. (2) 若摩托车的最大速度vm=30m/s,要想从静止开始用3min的时间正好追上汽车,则摩托车的加速度至少多大?

如图所示,甲、乙、丙三辆车行驶在平直公路上,车速分别为5m/s、8m/s、10m/s.当甲、乙、丙三车依次相距6m时,乙驾驶员发现甲车开始以1m/s2的加速度做匀减速运动,于是乙也立即做匀减速运动,丙车亦同样处理,直到三车都停下来时均未发生撞车事故.

  1. (1) 求乙车减速运动的加速度大小至少应为多大?

  2. (2) 求丙车减速运动的加速度大小至少应为多大?

猎狗能以最大速度ν1=10m/s持续地奔跑,野兔只能以最大速度ν2=8m/s的速度持续奔跑.一只野兔在离洞窟s1=200m处的草地上玩耍,被猎狗发现后以最大速度朝野兔追来.兔子发现猎狗时与猎狗相距s2=60m,兔子立即跑向洞窟.设猎狗、野兔、洞窟总在同一直线上,则野兔的加速度至少要多大才能保证安全回到洞窟?

在公路的十字路口,红灯拦停了很多汽车,拦停的汽车排成笔直的一列,最前面的一辆汽车的前端刚好与路口停车线相齐,相邻两车的前端之间的距离均为l=6.0m,若汽车起动时都以a=2.5m/s2的加速度作匀加速运动,加速到v=10.0m/s 后做匀速运动通过路口.该路口亮绿灯时间t=40.0s,而且有按倒计时显示的时间显示灯.另外交通规则规定:原在绿灯时通行的汽车,红灯亮起时,车头已越过停车线的汽车允许通过.请解答下列问题:

  1. (1) 若绿灯亮起瞬时,所有司机同时起动汽车,问有多少辆汽车能通过路口?

  2. (2) 第(1)问中,不能通过路口的第一辆汽车司机,在时间显示灯刚亮出“3”时开始刹车做匀减速运动,结果车的前端与停车线相齐时刚好停下,求刹车后汽车加速度大小.

  3. (3) 事实上由于人反应时间的存在,绿灯亮起时不可能所有司机同时起动汽车.现假设绿灯亮起时,第一个司机迟后△t=0.90s起动汽车,后面司机都比前一辆车迟后0.90s起动汽车,在该情况下,有多少辆车能通过路口?

在竖直平面内有一边长为l的正方形区域,该正方形有两条边水平,一质量为m的小球由该正方形某边的中点,以垂直于该边的初速V0进入该正方形区域.当小球再次运动到该正方形区域的边缘时,具有的动能可能为(不计空气阻力,重力加速度为g)(  )
A . mv B . mv + C . mv + mgl D . mv +mgl
如图所示xoy平面内,y≥5cm和y<0的范围内存在匀强磁场,磁场方向垂直纸面向里,磁感应强度均为B=1.0T,一个质量为m=1.6×10﹣15kg,带电量为q=1.6×10﹣7C的带电粒子,从坐标原点O以v0=5.0×105m/s的速度沿与x轴成30°角的方向斜向上射出,经磁场偏转恰好从x轴上的Q点飞过,经过Q点时的速度方向也斜向上(不计重力,π=3.14,计算结果保留3位有效数字),求:

  1. (1) 粒子从O到运动到Q所用的最短时间;
  2. (2) 粒子从O到运动到Q点的所通过的路程.
如图所示,一水平的足够长的浅色长传送带与平板紧靠在一起,且上表面在同一水平面.传送带上左端放置一质量为m=1kg的煤块(视为质点),煤块与传送带及煤块与平板上表面之间的动摩擦因数为均为μ1=0.1.初始时,传送带与煤块及平板都是静止的.现让传送带以恒定的向右加速度a=3m/s2开始运动,当其速度达到v=1.5m/s后,便以此速度做匀速运动.经过一段时间,煤块在传送带上留下了一段黑色痕迹后,煤块相对于传送带不再滑动,随后,在平稳滑上右端平板上的同时,在平板右侧施加一个水平恒力F=17N,F作用了0.5s时煤块与平板速度恰相等,此时刻撤去F.最终煤块没有从平板上滑下,已知平板质量M=4kg,(重力加速度为g=10m/s2),求:

  1. (1) 传送带上黑色痕迹的长度;
  2. (2) 有F作用期间平板的加速度大小;
  3. (3) 平板上表面至少多长(计算结果保留两位有效数字)?
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