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题型:简答题
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简答题

某水上游乐场举办了一场趣味水上比赛.如图所示,质量m=50kg的参赛者(可视为质点),在河岸上A点紧握一根长L=5.0m的不可伸长的轻绳,轻绳另一端系在距离水面高H=10.0m的O点,此时轻绳与竖直方向的夹角为θ=37°,C点是位于O点正下方水面上的一点,距离C点x=4.8m处的D点固定着一只救生圈,O、A、C、D各点均在同一竖直面内.若参赛者抓紧绳端点,从台阶上A点沿垂直于轻绳斜向下以一定的初速度跃出,当摆到O点正下方的B点时松开手,此后恰能落在救生圈内.(sin37°=0.6,cos37°=0.8,=3.6,g=10m/s2

(1)求参赛者经过B点时速度的大小v;

(2)参赛者从台阶上A点跃出时的动能Ek为多大?

(3)沿竖直方向适当调节绳端O点的高度(仍在A点上方),参赛者从A点拉直并抓紧轻绳,由静止开始摆下,经O点正下方松开绳,此后也恰能落在救生圈内.试求参赛者松开绳时距水面的高度h.

正确答案

(1)参赛者从B点到D点做平抛运动

H-L=gt2

x=vt②

由①②式代入数据解得v=4.8m/s

(2)参赛者从A点到B点的过程中,由机械能守恒定律得

mghAB=mv2-Ek

其中hAB=L(1-cosθ)④

由③④式代入数据解得Ek=76J

(3)设参赛者经O点正下方时的速度为v′,则

mv′2=mg(H-Lcos37°-h)⑤

又x=v′

由⑤⑥代入数据解得h=4.8m,h′=1.2m(不合题意舍去)

答:

(1)参赛者经过B点时速度的大小v是4.8m/s;

(2)参赛者从台阶上A点跃出时的动能Ek为76J.

(3)参赛者松开绳时距水面的高度h是4.8m.

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题型:简答题
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简答题

(9分)如图所示,质量M="2" kg的小车静一止在光滑的水平面上,车面上AB段是长L="1" m的光滑水平平面,与AB相切的BC部分是半径为R=0.3 m的光滑圆弧轨道,今有一质量m=1kg的小金属块以水平初速度v0从A端冲上AB面,恰能上升到圆弧轨道的最高点C,求初速度v0的大小。(取g="1" 0m/s2

正确答案

3m/s

试题分析:当m达最高点时,m和M速度相同,设速度为v,对m和M组成的系统,有水平方向动量守恒:

      (4分)

解得:

由m和M组成的系统机械能守恒得:

       (3分)

联立解得        (2分)

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题型:简答题
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简答题

如图所示为一个冲击摆,它可以用来测量高速运动的子弹的速率。一个质量m="10" g的子弹,以一定的水平速度v0射入质量为M="0.990" kg的木质摆锤并留在其中(射入过程时间极短),摆锤上升的最大高度h="5.00" cm,重力加速度g取10 m/s,求

(1)子弹刚射入摆锤后和摆锤的共同速度v

(2)子弹射入摆锤前的速度v0

正确答案

(1)1m/s(2)100m/s

试题分析:(1)以子弹和木块作为整体,在子弹和木块一起升至最高点的过程中,机械能守恒,有:

    (2分)

解得:

    (1分)

在子弹射入木质摆锤的过程中,动量守恒,有

    (2分)

解得:

    (1分)

点评:本题难度较小,对于此类问题选择合适的研究对象至关重要

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题型:简答题
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简答题

如图所示,半径为R的1/4的光滑圆弧轨道竖直放置,底端与光滑的水平轨道相接,质量为m2的小球B静止光滑水平轨道上,其左侧连接了一轻质弹簧,质量为m1的小球A自圆弧轨道的顶端由静止释放,重力加速度为g,试求:

(1)小球A撞击轻质弹簧的过程中,弹簧的最大弹性势能为多少?

(2)要使小球A与小球B能发生二次碰撞,m1与m2应满足什么关系?

正确答案

(1)(2)              或      (不符合事实,舍去)

(1)设A球到达圆弧底端时的速度为v0,有                  

设共同速度为v    

根据机械能守恒定律有:   ③

联立①②③解得:      

(2)设A、B碰撞后的速度分别为v1和v2 有:  

根据机械能守恒定律有:  

联立⑤⑥解得:           

要使A、B两球能发生二次碰撞,必须满足   

则有:  

解得:    或      (不符合事实,舍去)   

本题考查的知识点是动量守恒,动能定理,机械能守恒。熟练掌握其应用的条件,分析清楚此题的运动过程是解此题的关键。

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题型:简答题
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简答题

从倾角为θ的斜面顶点A平抛一物体,初动能为10J,物体到达斜面底端B时的动能变为130J,不计空气阻力,求斜面的倾角θ。

正确答案

600

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题型:简答题
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简答题

如图所示,在高H=2.5m的光滑、绝缘水平高台边缘,静置一个小物块B,另一带电小物块A以初速度v0=10.0m/s向B运动,A、B 的质量均为m=1.0×10-3kg。A与B相碰撞后,两物块立即粘在一起,并从台上飞出后落在水平地面上。落地点距高台边缘的水平距离L=5.0m.已知此空间中存在方向竖直向上的匀强电场,场强大小E=1.0×103N/C(图中未画出)假设A在滑行过程和碰撞过程中电量保持不变,不计空气阻力,g=10m/s2。求:

(1)A、B碰撞过程中损失的机械能。

(2)试说明A带电的电性,并求出其所带电荷q的大小。

(3)在A、B的飞行过程中,电场力对它做的功。

正确答案

(1)2.5×J;(2)正电,C;(3)-2.5×J

试题分析: 对于A、B碰撞过程,由动量守恒得:

m=2mV

解得  V=5m/s

故A、B碰撞过程中损失的机械能为△E=m-(2m) =2.5×J

碰后A、B从台上飞出后做类平抛运动,水平方向做匀速直线运动,竖直方向做初速度为零的匀加速运动,则  x=vt 解得:t=1s

由H=a 得a=5m/s2<g,故A应带正电.

根据牛顿第二定律得  2mg-qE=2ma

得 q==C

在A、B飞行过程中,电场力做负功,则W=-qEH=-××2.5J=-2.5×J

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题型:简答题
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简答题

(8分)在高1.5 m的光滑平台上有一个质量为2 kg的小球被一细线拴在墙上,球与墙之间有一根被压缩的轻质弹簧。当烧断细线时,小球被弹出,小球落地时的速度方向与水平方向成60°角,则弹簧被压缩时具有的弹性势能为多大?(g=10 m/s2

正确答案

Ep=10 J

试题分析:由hgt2vygt得:vy m/s,

落地时,tan60°=可得:v0 m/s,

由机械能守恒得:Epmv02,可求得:Ep=10 J

点评:解决本题的关键知道平抛运动在水平方向上做匀速直线运动,在竖直方向上做自由落体运动.平抛运动的时间由高度决定.

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题型:简答题
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简答题

四川省汶川县发生地震后,武警驻川某师200人在师参谋长王毅的带领下,由理县爬山越岭强行军90公里到达汶川县城,成为第一支到达灾区中心的抢险救灾队伍.途中要经过一条山谷中的急流川,需要借助空中绳索才能横过.把这一情景可简化为如图所示情景,将长为2d的不可伸长的轻绳两端固定在相距d的A、B两个等高点,绳上挂一个理想小滑轮P,战士们相互配合,沿着绳子滑到对面,如图,此时战士甲拉住滑轮,让质量为m的战士乙吊在滑轮上,脚离地,处于静止状态,此时AP竖直,然后战士甲从静止释放,不计绳与滑轮的、滑轮轴心的摩擦以及战士与空气的阻力,不计绳与滑轮的质量,求:

(1)战士甲释放前对滑轮的水平拉力;

(2)战士乙滑动过程中的最大速度.

正确答案

(1)设乙静止时AP间的距离为h,则由几何关系图1得:

d2+h2=(2d-h)2解得:h=d

对滑轮受力分析,如图2,则有:FT+FTcosθ=mg,FTsinθ=F

解得:F=mg

(2)乙在滑轮过程中机械能守恒,滑动绳的中点时高度最低,速度最大,此时APB三点构成一正三角形,如图3所示,

则P与AB的距离h′=dcos30°=d

由机械能守恒得:mg(h′-h)=mvm2

解得:vm=gd

答:(1)战士甲释放前对滑轮的水平拉力为mg;

(2)战士乙滑动过程中的最大速度为gd.

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题型:填空题
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填空题

如图,长为L的细绳一端固定,另一端连接一质量为m的小球,现将球拉至与水平方向成30°角的位置释放小球(绳刚好拉直),则小球摆至最低点时的速度大小为______.

正确答案

对小球,由机械能守恒定律得:

mgL(1-cos60°)=mv2,解得:v=

故答案为:

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题型:简答题
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简答题

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。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。

(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

(1)10500J(2)v=10m/s(3)h=15m

试题分析:(1)E=EK+Ep=mv2+mgh=70×102+701010="10500J" (4”)

(2)由机械能守恒定律得

E=mv2,解得v=10m/s (4”)

(3)由机械能守恒定律得

E=mgh,解得h="15m" (4”)

点评:机械能守恒和动能定理是高中物理的重点内容,应用机械能守恒时要注意零势能面的选择,动能定理的使用范围更广,这两部分内容都要掌握住.

下一知识点 : 实验:验证机械能守恒定律
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