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题型:简答题
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简答题

如图所示,薄板形斜面体竖直固定在水平地面上,其倾角为θ=37°.一个“Π”的物体B靠在斜面体的前后两侧,并可在水平面上自由滑动而不会倾斜,B的质量为M=2kg.一根质量为m=1kg的光滑细圆柱体A搁在B的竖直面和斜面之间.现推动B以水平加速度a=4m/s2向右运动,并带动A沿斜面方向斜向上运动.所有摩擦都不计,且不考虑圆柱体的滚动,g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8.求:

(1)圆柱体A的加速度大小;

(2)B物体对A的推力F的大小;

(3)当A被缓慢推至离地高为h=1m的P处时停止运动,放手后A下滑时带动B一起运动,当到达斜面底端时B的速度为多大?

正确答案

解析

解:(1)A的合加速度方向沿斜面向上,

其水平向右的分加速度和B的加速度相同,

代入数据解得  aA=5m/s2

(2)对A,由牛顿第二定律  Fcos37°-mgsin37°=maA

代入数据解得  F=13.75N

(3)

又 vB=vAcos37°

联立解得  m/s (或2.4m/s)

答:(1)圆柱体A的加速度大小为5m/s2

    (2)B物体对A的推力F的大小为13.75N;

    (3)到达斜面底端时B的速度为m/s (或2.4m/s).

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题型: 单选题
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单选题

如图所示,一个质量为m,均匀的细链条长为L,置于光滑水平桌面上,用手按住一端,使长部分垂在桌面下,(桌面高度大于链条长度,取桌面为零势能面),则链条的重力势能为(  )

A0

B-mgL

C- mgL

D-mgL

正确答案

D

解析

解:将链条分成水平部分和竖直部分两段,水平部分的重力势能为零,竖直部分的重心中竖直段的中间,高度为,而竖直部分的重力为,这样竖直部分的重力势能:Ep==,故链条总的重力势能为-,故D正确,ABC错误

故选:D

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题型:填空题
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填空题

如图所示,质量为m的物体以速度v0离开桌面后,以地面为零势能面,不计空气阻力,那么,当它经过A点时具有的机械能为______,此时的动能为______(请用m,g,v0,H,h表示).

正确答案

+mg(H-h)

解析

解:选择桌面为零势能面,开始是机械能为:E=0+

由于不计空气阻力,物体运动过程中机械能守恒,则经过A点时,所具有的机械能也为

再据机械能守恒定律:0+=-mg(H-h)+EkA

所以:EkA=+mg(H-h)

故答案为:+mg(H-h).

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题型:简答题
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简答题

如图所示,竖直平面内的一半径R=0.80m的光滑圆弧槽BCD,倾角为60°的斜面AB与圆弧槽BCD相切于B点,一水平面DQ与圆弧槽相接于D点.现将一质量m=0.10kg的小球从B点正上方H=1.0m高处的光滑斜面上的A点由静止释放,由B点进入圆弧轨道,从D点飞出后落在水平面上的Q点,DQ间的距离x=2.4m,球从D点飞出后的运动过程中相对于DQ水平面上升的最大高度h=0.80m,g取10m/s2,不计空气阻力.

求:(1)小球经过C点时轨道对它的支持力大小FN

(2)小球经过最高的P的速度大小vP

(3)D点与圆心O的高度差hOD

正确答案

解析

解:(1)设经过C点的速度为 v1,由机械能守恒得

 mg(H+)=mv12

在C点,由牛顿第二定律有

 FN-mg=m

代入数据解得 FN=8N 

(2)设P点的速度为vP,P到Q做平抛运动,则有

竖直方向 h=gt2

水平方向 =vPt

代入数据解得 VP=3.0m/s.

(3)从A到P点的过程中,由机械能守恒得,则 mgH=

由B到D过程,由机械能守恒得:mghBD=-

由D到P过程,有 mgh=-

代入数据解得 hBD=0.25m.

由几何关系得:hOD=hOB+hBD=0.65m

答:(1)小球经过C点时轨道对它的支持力大小为8N;

(2)小球经过最高点P的速度大小vP是3.0m/s;

(3)D点与圆心O的高度差hOD是0.65m.

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题型:简答题
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简答题

如图所示,A物体用板托着,位于离地h=1.6m处,轻质细绳通过光滑定滑轮与A、B相连,绳子处于绷直状态,已知A物体质量M=3㎏,B物体质量m=1.0kg,现将板抽走,A将拉动B上升,设A与地面碰后不反弹,B距定滑轮足够远,g取10m/s2,问:

(1)A落地前瞬间的速度v大小为多少?

(2)A落地时机械能减少了多少?

(3)B物体在上升过程中离地的最大高度H为多大?

正确答案

解析

解:(1)对A、B组成的系统,只有重力做功,系统机械能守恒,有

  Mgh-mgh=(M+m)v2

代入数据得,v==2m/s.

故A落地前瞬间的速度大小为2m/s.

(2)A落地时机械能减少量为△E=Mgh-=48J

(3)A落地后,B物体仅受重力,机械能守恒,设B物体还能上升的高度为h′,有 mv2=mgh′

代入数据得,h′=0.2m

H=h′+h=1.2m

故B物体上升过程中离地的最大高度为 H=h+h′=1.2m

答:

(1)A落地前瞬间的速度v大小为2m/s.

(2)A落地时机械能减少了48J.

(3)B物体在上升过程中离地的最大高度H为1.2m.

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题型: 多选题
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多选题

如图所示,两个质量为m的完全相同的小球A和B用轻杆连接,已知释放时A、B的高度差为h,不计一切摩擦,则在两小球由静止从曲面上的某点释放至均滑到水平面的过程中,下列说法正确的是(  )

A小球A、B的机械能均保持不变

B小球A、B组成的系统机械能守恒

C杆对小球A做的功为-mgh

D杆对小球B做的功为mgh

正确答案

B,D

解析

解:A、B:对于两球组成的系统,在下滑的整个过程中,只有重力对系统做功,系统的机械能守恒,但在B在水平面上滑行、而A在斜面上滑行时,B在加速,B的机械能在增加,A的机械能在减少,所以A球机械能不守恒.故A错误,B正确;

CD、取水平面为零势能参考平面,根据系统的机械能守恒得:开始时A的机械能比B大mgh,当AB都滑到水平面上时,AB具有相同的动能,故此时AB的机械能相等,所以在下滑过程中A的机械能减小量与B的机械能增加量相等均为,对A或B而言,除重力外其它力做的功等于物体机械能增量可知,杆对小球A做的功为-,杆对小球B做的功为,所以C错误D正确.

故选:BD.

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题型: 多选题
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多选题

两个质量不同的物块A和B,分别从高度相同的光滑斜面和弧形曲面的顶点滑向底部,如下图所示.它们的初速度都为零,则下列说法正确的是(  )

AB下滑过程中重力所做的功比A下滑过程中重力所做的功多

B它们达到底部时动能相等

C它们达到底部时速率相等

D物块A在最高点时的机械能和它到达最低点的机械能相等

正确答案

C,D

解析

解:A、由重力做功W=mgh,知由于h相等而m不同,则重力做功不同,故A错误;

B、物块下滑过程中,只有重力做功,机械能守恒,由机械能守恒定律得:mgh=mv2=Ek,h相同,但由于质量不等,故下滑到底部时的动能不相等,故B错误;

C、物块到达底部时的速率 v=,故速率大小相等;故C正确;

D、由于只有重力做功,所以物体的机械能守恒,则物块A在最高点时的机械能和它到达最低点的机械能相等,故D正确.

故选:CD.

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题型: 单选题
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单选题

如图所示,将小球以一定的初速度从桌边斜向上抛出,不计空气阻力,选地面为参考面,则关于小球的机械能E随离地面的高度h的变化关系图(E-h图线),正确的是(  )

A

B

C

D

正确答案

C

解析

解:因物体在空中运动时,不计阻力;则其机械能守恒;故在下落过程中机械能不变;故图象应为C;

故选:C.

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题型:简答题
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简答题

如图所示,竖直平面内的圆弧形光滑管道半径略大于小球半径,管道中心到圆心距离为R,A端与圆心O等高,AD为水平面,B端在O的正下方,小球自A点正上方由静止释放,自由下落至A点时进入管道,当小球到达B点时,管壁对小球的弹力大小为小球重力大小的9倍.求:

(1)释放点距A点的竖直高度;

(2)落点C与A的水平距离.

正确答案

解析

解:(1)在B点,管壁对小球的弹力F=9mg,

小球做圆周运动,由牛顿第二定律可得:F-mg=m

从小球开始下落到达B点的过程中,

由动能定理可得:mg(h+R)=mvB2-0,

解得,h=3R;

(2)小球从B点到达管道最高点过程中,

由动能定理可得:-2mgR=mv2-mvB2

小球离开管道后做平抛运动,

在竖直方向上:R=gt2

在水平方向上:x=vt,

解得:x=2R,

落点C与A的水平距离为(2-1)R;

答:(1)释放点距A点的竖直高度为3R;

(2)落点C与A的水平距离为(2-1)R.

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题型:简答题
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简答题

如图所示,两个圆弧轨道固定在水平面上,半径为R,不计一切摩擦.将A、B两小球分别从两轨道右侧正上方静止下落,若设小球释放时距离地面的高度为hA和hB,试求

(1)要使小球能够运动到最高点,则A、B两小球离地面的高度hA和hB有何要求

(2)能否使小球能够从最高点飞出后又恰好落在轨道的右端口,若能,则离地面的高度是多少;若不能,说明理由.

正确答案

解析

解:(1)小球能够运动到最高点的最小速度要求分别是:

;vB=0    ①

所以由机械能守恒定律得

mg(hA-2R)=     ②

mg(hB-2R)=0          ③

解得:hA=;hB=2R   ④

即要使小球能够运动到最高点,A、B两个小球离地面的高度要求分别是hA,hB≥2R.

(2)使小球能够从最高点飞出后又恰好落在轨道的右端口,即刚好做平抛运动,有

R=v0t,R=   ⑤

得v0=<vA    ⑥

所以此速度不能使A小球从最高点飞出后又恰好落在轨道的右端口,而使B小球从最高点飞出后又恰好落在轨道的右端口

mg(hB-2R)=

得hB=

即A小球不能从最高点飞出后又恰好落在轨道的右端口,而使B小球能从最高点飞出后又恰好落在轨道的右端口,释放点离地高度为R.

下一知识点 : 实验:验证机械能守恒定律
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