- 机械能守恒定律
- 共8461题
如图所示,abc是光滑的轨道,其中ab是水平的,bc为与ab相切的位于竖直平面内的半圆,半径R=0.30m。质量m=0.20kg的小球A静止在轨道上,另一质量M=0.60kg、速度V0=5.5m/s的小球B与小球A正碰。已知相碰后小球A经过半圆的最高点c落到轨道上距b点为,处,重力加速度
,求:
(1)碰撞结束后,小球A和B的速度的大小。
(2)试论证小球B是否能沿着半圆轨道到达c点。
正确答案
(1)6m/s 3.5m/s (2)不能
试题分析:(1)以v1表示小球A碰后的速度,以v2表示小球B碰后的速度,v1/表示小球A在圆周最高点的速度,则小球脱离轨道后做平抛运动,,
,对小球
,碰撞过程满足
,联立解得:
,
(2)假设B球能到达C点,则满足,在水平面上的速度满足
,解得
,由于v2=3.5m/s<vb=3.9m/s,所以B不能到达半圆轨道的最高点。
如图所示,质量为1 kg的铜球从5 m高处自由下落,又反弹到离地面3.2 m高处,若铜球和地面之间的作用时间为0.1 s,求铜球对地面的平均作用力?(g="10" m/s2)
正确答案
190N,方向竖直向下
试题分析:落到地面时的速度为v0,根据机械能守恒定律
mgh1=,可得v0=10m/s
反弹向上的速度为vt,根据机械能守恒定律
Mgh2=,可得vt=8m/s
球与地面碰撞过程,根据动量定理
(N-mg)t=mvt-(-mv0),可得N=190N,方向竖直向下
(8分)2013年6月11日下午,神舟十号载人飞船进入近地点距地心为r1、远地点距地心为r2的椭圆轨道正常运行。已知地球质量为M,引力常量为G,地球表面处的重力加速度为g,飞船在近地点的速度为v1,飞船的质量为m。若取距地球无穷远处为引力势能零点,则距地心为r、质量为m的物体的引力势能表达式为,求:
(1)地球的半径;
(2)飞船在远地点的速度。
正确答案
(1) (2)
试题分析:(1)设地球表面有质量为 m的物体,则:
解得地球的半径:
(2)由于飞船在椭圆轨道上机械能守恒,所以飞船在近地点所具有的机械能即为飞船在椭圆轨道上运行时具有的机械能,则:
飞船在椭圆轨道上运行,根据机械能守恒定律得:
解得飞船在远地点的速度:
(8分)山地滑雪是人们喜爱的一项体育运动,一滑雪坡由AB和BC组成,AB是倾角为37°的斜坡,BC是半径为R=5 m的圆弧面,圆弧面和斜面相切于B,与水平面相切于C,如图所示,AB竖直高度差h=5m,运动员连同滑雪装备总质量为80 kg,从A点由静止滑下通过C点后飞落(不计空气阻力和轨道的摩擦阻力,g取10 m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8).求:
(1)运动员到达B点的速度大小?
(2)运动员经过C点时轨道受到的压力大小?
正确答案
(1)m/s(2) N=2720N
试题分析:(1) 从A到B机械能守恒:
m/s
(2) 从A到C机械能守恒:
对运动员经过C点分析
联立解得:N=2720N
在利用自由落体运动验证机械能守恒定律当中,在释放前纸带应该保持 (填“水平”或“竖直”),应该先 后 。
正确答案
竖直 接通电源 释放纸带 (意思表达正确即可
纸带保持竖直方向,应先接通电源后释放纸带
如图,AB为一光滑固定轨道,AC为摩擦因素μ=0.25的粗糙水平轨道,D为水平地面上的一点,且B、C、D在同一竖直线上,已知B、C两点的高度差为h, C、D两点的高度差也为h,AC两点相距s=2h。两滑块从A点以相同的初速度分别沿两轨道滑行,到达B点或C点后分别水平抛出,欲使两滑块的落地点相同,滑块的初速度
应满足什么条件?
正确答案
又
,得
从C点抛出后: …………2分
得
依题意有: 解得:
…………2分
所以滑块的初速度应满足
。
(11分)在光滑的水平面上,一质量为mA=0.1kg的小球A,以8 m/s的初速度向右运动,与质量为mB=0.2kg的静止小球B发生弹性正碰。碰后小球B滑向与水平面相切、半径为R=0.5m的竖直放置的光滑半圆形轨道,且恰好能通过最高点N后水平抛出。g=10m/s2。求:
(1) 碰撞后小球B的速度大小;
(2) 小球B从轨道最低点M运动到最高点N的过程中所受合外力的冲量;
(3) 碰撞过程中系统的机械能损失。
正确答案
(1);(2)(
)N•s,方向向左;(3)
试题分析:(1)小球B恰好能通过圆形轨道最高点,有(1分)
解得m/s 方向向左 (1分)
小球B从轨道最低点C运动到最高点D的过程中机械能守恒
有(1分)
联立①②解得 m/s (1分)
(2)设向右为正方向,合外力对小球B的冲量为
N•s,方向向左(2分)
(3)碰撞过程中动量守恒,有
水平面光滑所以式中
解得 (2分)
碰撞过程中损失的机械能为(3分)
(1)求磁铁第一次到达B处的速度大小。
(2)求磁铁在BC上向上运动的加速度大小。
(3)请分析判断磁铁最终能否第二次到达B处。
正确答案
(1)(2)磁铁不可能停在BC上(3)磁铁能第二次到达B点。
(1) (3分)
(2分)
(2)
磁铁不可能停在BC上(2分)
(3)磁铁能第二次到达B点。(2分)
因磁铁以初速VB在斜面上向上运动至速度为零时其经过的位移为:
,故磁铁不会滑出BC面
又因,磁铁不可能停在BC上(2分)
某同学用如图甲所示装置通过半径相同的A、B两球的碰撞来验证动量守恒定律。图中PQ是斜槽,QR为水平槽。实验时先使A球从斜槽上某一固定位置G由静止开始滚下,落到位于水平地面的记录纸上,留下痕迹.重复上述操作10次,得到10个落点痕迹。再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方,让A球仍从位置G由静止开始滚下,和B球碰撞后,A、B球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹,重复这种操作10次。图甲中O点是水平槽末端R在记录纸上的垂直投影点。B球落点痕迹如图乙所示,其中米尺水平放置,且平行于G、R、O所在的平面,米尺的零点与O点对齐。
(1)(2分)碰撞后B球的水平射程应取为 cm。
(2)(4分)以下关于本次实验的说法,正确的有__________(不定项选择)
A.斜槽的末端必须水平
B.必须测量水平槽面离地面的高度或小球在空中飞行时间
C. A球质量应大于B球质量
D.A球和B球的质量可以不用测量
正确答案
(1)(2分)64.5cm;(2)(4分)AC
本题考查的是对验证动量守恒定律实验的相关问题的理解,由图乙,B球的平均位置为64.5cm;实验中斜槽的末端必须水平保证B球做平抛运动;A球质量应大于B球质量否则A反弹,而反弹高度无法测量;选项AC是正确的;
今年春天,我国西南地区遭遇百年不遇的特大干旱,在抗旱救灾的队伍中,我们的子弟兵战士翻山越岭为广大灾区人民送去“生命之水”,军民一心同自然灾害进行斗争。战士们通过山谷的一种方法可以简化为下面的情境:将一根长为2d、不可伸长的细绳两端固定在相距为d的A、B两等高点,绳上挂一小滑轮P,战士们相互配合,沿着绳子滑到对面,如图所示。战士甲用力拉住滑轮,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。然后战士甲将滑轮从静止释放。不计绳与滑轮的质量,忽略一切摩擦及空气阻力的影响,求:战士乙滑动过程中的最大速度Vm 。
正确答案
乙在静止时由图中几何关系可知 h2+d2 = (2d-h)2,
解得h=(3分)
乙在滑动过程中机械能守恒,滑到绳子中点时位置最低,速度最快,此时A、P、B三点构成等边三角形,如图所示,P到AB的距离为h`=dcos300=(3分)
由机械能守恒,有mg(h`-h) =(5分)
解得(4分)
略
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