- 机械能守恒定律
- 共8461题
一物体沿光滑斜面下滑,在这个过程中物体所具有的动能_________,重力势能_________,机械能_________(填“增加”、“不变”或“减少”).
正确答案
增加 减少 不变
试题分析:重力做正功,动能增加,重力势能减小,过程中只有重力做功,所以机械能不变
点评:基础题,比较简单,关键是判断机械能守恒
(10分)如图10所示,半径为R的四分之一圆弧形支架竖直放置,圆弧边缘C处有一小定滑轮,绳子不可伸长,不计一切摩擦,开始时,m1、m2两球静止,且m1>m2,试求:
(1)m1释放后沿圆弧滑至最低点A时的速度.
(2)为使m1能到达A点,m1与m2之间必须满足什么关系.
(3)若A点离地高度为2R,m1滑到A点时绳子突然断开,则m1落地点离A点的水平距离是多少?
正确答案
(1) ,(2)
,(3)
试题分析:(1)设滑至A点时的速度为
,此时m2的速度为
,由机械能守恒得:
又
得:.
(2)要使能到达A点,
且
,
必有:,得:
。
(3)从A点做平抛运动,由
,
,得:
.
如图所示,质量均为m的物块A和B用弹簧连结起来,将它们悬于空中静止,弹簧处于原长状态,A距地面高度H=0.90m,同时释放两物块,A与地面碰撞后速度立即变为零,由于B的反弹,A刚好能离开地面。若B物块换为质量为2m的物块C(图中未画出),仍将它们悬于空中静止且弹簧为原长,从A距地面高度为H’处同时释放,设A也刚好能离开地面。已知弹簧的弹性势能EP与弹簧的劲度系数k和形变量x的关系是:EP=kx2。试求:(1)B反弹后,弹簧的最大伸长量。(2)H’的大小
正确答案
(1)0.6m (2)0.75m
(1)A落地时,B的速度为
υB= ①
设反弹后上升的最大高度为x,
A恰好离开地面时 kx="mg " ②
由系统机械能守恒 mυB2=mgx+kx2 ③
由①②③联立得 x="0.6m"
(2)将B换成C后,A落地时,C的速度为 υC=
C反弹后上升到最高时A刚好离开地面, 故仍有 kx=mg
由系统机械能守恒
·2mυc2=2mgx+kx2 解得:H’=0.75m
如图所示,在虚线AB的左侧固定着一个半径R=0.2m的1/4光滑绝缘竖直轨道,轨道末端水平,下端距地面高H=5m,虚线AB右侧存在水平向右的匀强电场,场强E=2×103 V/m。有一带负电的小球从轨道最高点由静止滑下,最终落在水平地面上,已知小球的质量m=2g,带电量q=1×10-6 C,小球在运动中电量保持不变,不计空气阻力(取g=10m/s2)求:
(1)小球落地的位置离虚线AB的距离;
(2)小球落地时的速度。
正确答案
1.5m m/s tanθ=10 θ=arctan10(与水平方向夹角)
试题分析:小球进入磁场以后的运动可分解为水平方向的匀变速直线运动和竖直方向上的自由落体运动,可根据机械能守恒定律求出水平方向的初速度,然后根据自由落体运动求出时间,从而求出水平位移,以及两个方向上的末速度,再求出合速度大小。
(1)根据机械能守恒得mgR= 则 v0=2m/s
而小球在空中运动的时间 t==1s
水平方向上的加速度ax==1m/s2
故水平位移Sx=v0t-=1.5m
落地时水平速度 vx=v0-at=1m/s
竖直速度vy="gt=10m/s" 则合速度vt==
m/s
tanθ=10,θ=arctan10(与水平方向夹角)
正确答案
12次
如图5-11所示,一轻绳绕过无摩擦的两个轻质小定滑轮O1、O2和质量mB=m的小球连接,另一端与套在光滑直杆上质量mA=m的小物块连接,已知直杆两端固定,与两定滑轮在同一竖直平面内,与水平面的夹角θ=60°,直杆上C点与两定滑轮均在同一高度,C点到定滑轮O1的距离为L,重力加速度为g,设直杆足够长,小球运动过程中不会与其他物体相碰.现将小物块从C点由静止释放,试求:
小题1:小球下降到最低点时,小物块的机械能(取C点所在的水平面为参考平面);
小题2:小物块能下滑的最大距离;
小题3:小物块在下滑距离为L时的速度大小.
正确答案
小题1:
小题2:
小题3:
小题1:小球下降到最低点时速度为0,设此时小物块的机械能为E1.
小题2:设小物块能下滑的最大距离为sm,此时小球、小物块速度为0,
而
代入解得
小题3:设小物块下滑距离为L时的速度大小为v,此时小球的速度大小为vB,则
解得
质量为m的物体(可看成质点)以某一速度冲上倾角为30°的固定斜面,其运动的加速度为g,此物体在斜面上上升的最大高度为h,则在这个过程中物体重力势能增加了______,机械能损失了______.
正确答案
物体沿斜面上升h,物体重力势能的增加量为:mgh;
由牛顿第二定律得:mg-f=ma,解得:f=0.25mg,
克服阻力做功W=fs=0.25mg×=0.5mgh,
克服阻力做功,物体机械能减少,减少的机械能为0.5mgh;
故答案为:mgh;0.5mgh.
(10分)如图所示,B是质量为2m、半径为R的光滑半球形碗,放在光滑的水平桌面上。A是质量为m的细长直杆,光滑套管D被固定在竖直方向,A可以自由上下运动,物块C的质量为m,紧靠半球形碗放置。初始时,A杆被握住,使其下端正好与碗的半球面的上边缘接触(如图)。然后从静止开始释放A,A、B、C便开始运动。求:
(1)长直杆的下端运动到碗的最低点时,长直杆竖直方向的速度和B、C水平方向的速度;
(2)运动的过程中,长直杆的下端能上升到的最高点距离半球形碗底部的高度。
正确答案
(1)(2)
试题分析:(1)长直杆的下端运动到碗的最低点时,长直杆已经不可能再向下运动,在竖直方向的速度为0
三者组成的系统只有重力做功 且BC一起向右运动,速度相等 由机械能守恒定律得
(2)长直杆的下端上升到所能达到的最高点时,长直杆在竖直方向的速度为0 ,B在水平方向速度为0
AB组成的系统机械能守恒,
如图所示,光滑的水平导轨MN右端N处与水平传送带理想连接,传送带长度L=0.8m,皮带以恒定速率v=3.0m/s向右匀速运动。传送带的右端处平滑连接着一个在竖直平面内、半径为R=0.4m的光滑半圆轨道PQ,两个质量均为m=0.2kg的滑块A、B置于水平导轨MN上,开始时滑块A、B之间用细绳相连,其间有一压缩的轻弹簧,系统处于静止状态。现使细绳断开,弹簧伸展,滑块B脱离弹簧后滑上传送带,从右端滑出并沿半圆轨道运动到最高点Q后水平飞出,又正好落回N点。已知滑块B与传送带之间的动摩擦因数μ=,取g=10m/s2。求:
(1)滑块B到达Q点时速度的大小;
(2)滑块B在半圆轨道P处对轨道的压力;
(3)压缩的轻弹簧的弹性势能Ep。
正确答案
(1) (2)12N (3)5J
(1).滑块B从Q飞出后做平抛运动,有:
……(1) (2分)
……(2) (2分)
由(1)(2)解得……(2分)
(2).滑块B从P运动到Q过程中满足机械能守恒,有:
……(3) (2分)
在Q点有:……(4) (2分)
由(3)(4)解得: (2分)
(3).由(3)得: (1分)
则有,滑块B在皮带上做匀减速运动(1分)
加速度 (1分)
(2分)
A、B组成的系统动量守恒 (2分)
弹簧的弹性势能 (1分)
(理)如图所示的半圆形光滑轨道,半径为R,固定于水平面上,最高点C和最低点A切线均水平,一质量为m的物体由A点以水平速度V0(未知)进入半圆轨道。求
(1)V0至少多大,才能使物体通过C点
(2)物体刚进入半圆轨道时对轨道的压力。
正确答案
(1)(2)6mg
试题分析:(1)通过最高点C点,若恰好要通过C点:
所以
A至C,根据机械能守恒定律则
联立则
(2)则F=6mg
根据牛顿第三定律,所以物体对轨道的压力为6mg
点评:本题属于典型的圆周运动与机械能守恒定律的结合问题。在本题中机械能守恒定律求速度,通过圆周运动求出相应作用力
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