- 机械能守恒定律
- 共8461题
质量为1 kg的物块静止在水平面上,从某时刻开始对它施加大小为3 N的水平推力,4 s内物体的位移为16 m,此时将推力突然反向但保持大小不变。求:
⑴再经2 s物体的速度多大?
⑵在前6s内推力对物体所做的总功为多少?
正确答案
24J
根据运动学公式得
根据牛顿第二定律有: 解得:f=1N
当推力反向时 得
4秒末物体速度
推力反向后速度减为零历时,所以再经2s物体速度为零。
根据动能定理得,
而 所以:
或为:
如图所示,质量分别为的A、B两物体用劲度系数为k=100N/m的轻质弹簧竖直连接起来。在弹簧为原长的情况下,使A、B整体从静止开始自由下落,当重物A下降A时,重物B刚好与水平地面相碰,假定碰撞后的瞬间重物B不反弹,也不与地面粘连,整个过程中弹簧始终保持竖直状态,且弹簧形变始终不超过弹性限度。已知弹簧的形变为
x时,其弹性势能的表达式为
。若重物A在以后的反弹过程中恰能将重物B提离地面,取重力加速度
,求:
(1)重物A自由下落的高度h
(2)从弹簧开始被压缩到重物B离开水平地面的过程中,水平地面对重物B的最大支持力。
正确答案
略
在《验证机械能守恒定律》的实验中,质量为m的重锤从高处由静止开始下落,重锤上拖着的纸带通过打点计时器打出一系列的点,对纸带上的点进行测量,就可以验证机械能守恒定律。
①如图所示,选取纸带上打出的连续五个点A、B、C、D、E,测出A点距起始点O的距离为s0,点A、C间的距离为s1,点C、E间的距离为s2,使用的交流电的频率为f,用以上给出的已知量写出C点速度的表达式为vC= ,打点计时器在打O点到C点的这段时间内,重锤的重力势能的减少量为 ,利用这个装置也可以测量重锤下落的加速度a,则加速度的表达式为a= 。
②在验证机械能守恒定律的实验中发现,重锤减小的重力势能总大于重锤增加的动能,其原因主要是因为在重锤带着纸带下落过程中存在着阻力的作用,若已知当地的重力加速度的值为g,用题目中给出的已知量表示重锤在下落过程中受到的平均阻力的大小F= 。
正确答案
① ②
或
分析:解决实验问题首先要掌握该实验原理,了解实验的仪器、操作步骤和数据处理以及注意事项.
纸带法实验中,若纸带匀变速直线运动,测得纸带上的点间距,利用匀变速直线运动的推论,可计算出打出某点时纸带运动的瞬时速度,从而求出动能.根据功能关系得重力势能减小量等于重力做功的数值.
应用牛顿第二定律研究下落过程求出平均阻力的大小F.
解答:解:(1)利用匀变速直线运动的推论,vC=
根据重力势能的定义式得:重力势能减小量△Ep=mgh=mg(s0+s1).
利用匀变速直线运动的推论△x=at2得:a=
(2)根据牛顿第二定律得:F合=mg-f=ma,f=mg-ma=mg-m
故答案为:(1),mg(s0+s1),
(2)mg-m
点评:纸带问题的处理是力学实验中常见的问题.我们可以纸带法实验中,若纸带匀变速直线运动,测得纸带上的点间距,利用匀变速直线运动的推论,可计算出打出某点时纸带运动的瞬时速度.
对于阻力的求解我们可以从牛顿第二定律角度求解,也可以运用动能定理去解决.
如图3-13一质量为M、长为l的长方形木板B放在光滑的水平地面上,在其右端
放一质量为m的小木块A,m<M。现以地面为参考系,给A和B以大小相同,方向相反的初速度,使A开始向左运动,B开始向右运动,但最后A刚好没有滑离B板。求小木块A向左运动到达最远处(对地)离出发点的距离。
正确答案
注意分析物理过程。情景如图3-14。其中隐含条件A刚好没离B板,停在B板的左端,意为此时A,B无相对运动。A,B作用力大小相等,但加速度不同,由于A的加速度大,首先减为零,然后加速达到与B同速。
指出下列物体分别具有什么形式的机械能:
①飞奔的骏马具有___________;
②停在空中的直升飞机的机身具有____________;
③被压缩的弹簧具有___________;
④运行中的人造卫星具有___________。
正确答案
①动能;②势能;③势能;④势能、动能
⑴为使小球能通过O点,而且只能通过一次,试问μ值应在什么范围?
⑵在上述条件下,小球在O点左方的停住点与O 点的最大距离是多少?
(已知弹簧的弹性势能,k为弹簧的劲度系数,x为形变量)
正确答案
(1)(2)
(1)本题要求小球停在O点或O点左方,必有:
即:
此为μ的上限
设小球到达左方最远点距O点的距离为,因最后停止点不能越过O点,满足:
……………………………②
因B为最远点有:
………………………②
得:
代入(1)得:
令:
得:
由此中知μ的取值范围为:
(2)要让小球在左方最远点B处停处,则必有:
……………………………③
由②③得
传送带以恒定速度v="1.2" m/s运行, 传送带与水平面的夹角为θ=37º。现将质量m="20" kg的物品轻放在其底端,经过一段时间物品被送到h=1.8m高的平台上,如图所示。已知物品与传送带之间的动摩擦因数μ=0.85,则:(sin370=0.6,cos370=0.8,g="10" m/s2)
(1)物品从传送带底端到平台上所用的时间是多少?
(2)物块上升到平台过程机械能增加了多少?
(3)每送一件物品电动机多消耗的电能是多少?
正确答案
(2)机械能的增加量 J
略
如图所示,质量是20kg的小车,在一个与斜面平行的200N的拉力作用下,由静止开始前进了3m,斜面的倾角为300,小车与斜面间的摩擦力忽略不计.求这一过程物体的重力势能增加了多少?物体的动能增加了多少?
正确答案
,
;
一质量为2kg的物体,以5 m/s的速度匀速运动时,其动能为____J。
正确答案
25
本题考查的是动能的计算,根据,计算出为25J;
如图所示,质量m=70kg的运动员以10m/s的速度,从高h=10m的滑雪场A点沿斜坡自由滑下,一切阻力可忽略不计,以地面为零势能面。求:
(1)运动员在A点时的机械能;
(2)运动员到达最低点B时的速度大小;
(3)若运动员继续沿斜坡向上运动,他能到达的最大高度。(g=10m/s2)
正确答案
解:(1)E=EK+Ep=mv2+mgh=
×70×102+70×10×10=10500J
(2)由机械能守恒定律得E=mv2,解得v=10m/s
(3)由机械能守恒定律得E=mgh,解得h=15m
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