- 机械能守恒定律
- 共8461题
一人坐在雪橇上,从静止开始沿着高度为15m的斜坡滑下,到达底部时速度为10m/s。人和雪橇的总质量为60kg,下滑过程中克服阻力做的功等于________J。
正确答案
6000
如图所示,A、B两个物体质量均为m,由轻杆相连,光滑水平轴AO=L,BO=2L,使杆由水平位置静止释放,当B转至O点正下方时,速度为_____________,它对细杆的拉力为_____________。
正确答案
,2mg
气球以10m/s的速度匀速上升,当它上升到离地15米高处,从气球上掉下一个物体,不计空气阻力则物体落地时的速度为____________。
正确答案
20m/s
在竖直平面内,一根光滑金属杆弯成如图所示形状,相应的曲线方程为y=2.5 cos(单位:m),式中k=1m-1。将一光滑小环套在该金属杆上,并从x=0处以v0=5m/s的初速度沿杆向下运动,取重力加速度g=10m/s2。则当小环运动到x=
m时的速度大小v=__________m/s;该小环在x轴方向最远能运动到x=__________m处。
正确答案
,
试题分析:光滑小环在沿金属杆运动的过程中,只有重力做功,机械能守恒,由曲线方程可知,环在x=0处的y坐标是在
时,
,选y=0处为零势能参考平面,则有
,解得
当环运动到最高点时,速度为零,同理有,解得y=0,即
,该小环在x轴方向最远能运动到
处
点评:本题难度较大,换在运动过程中,机械能守恒,根据曲线方程可以确定环的位置
如图所示,ABC是光滑轨道,其中BC部分是半径为R的竖直放置的半圆.一质量为M的小木块放在轨道水平部分,木块被水平飞来的质量为m的子弹射中,并滞留在木块中.若被击中的木块沿轨道能滑到最高点C,已知木块对C点的压力大小为(M+m)g,求:子弹射入木块前瞬间速度的大小.
正确答案
试题分析:设子弹射入木块瞬间速度为v,射入木块后的速度为vB,到达C点
时的速度为vC。
子弹射入木块时,系统动量守恒,可得: ① (3分)
木块(含子弹)在BC段运动,满足机械能守恒条件,可得
② (4分)
木块(含子弹)在C点做圆周运动,设轨道对木块的弹力为T,
木块对轨道的压力为T′,可得:
③ (4分)
又:T =T′=(M+m)g ④
由①、②、③、④方程联立解得:
子弹射入木块前瞬间的速度: (2分)
点评:对于圆周运动,常常是机械能守恒定律或动能定理与牛顿定律的综合.子弹射击木块过程,基本的规律是动量守恒.
如图所示,固定斜面的倾角θ=30°,轻弹簧下端固定在斜面底端C点,弹簧处于原长时上端位于B点,空间有平行斜面向下的匀强电场。质量为m,电荷量为+q的小物块,从与B点相距L=0.8m的A点由静止开始下滑,小物块将弹簧压缩到最短后又恰好被弹回到B点。已知物块与斜面间的动摩擦因数为,场强大小为E=
,取重力加速度g=10m/s2,不计空气阻力,小物块电荷量不变,求:
(1)小物块第一次运动到B点时的速度大小;
(2) 弹簧的最大压缩量。
正确答案
(1)2m/s (2)
0.27m
试题分析:(1)小物块从A到B过程中有
① 3分
解得B点速度大小2m/s ② 2分
(2)小物块从B点开始将弹簧压缩到最短后又被反弹到B点过程
③ 3分
解得弹簧的最大压缩量0.27m ④ 2分
点评:决本题的关键知道滑块的运动是向下先做加速度减小的加速运动,然后做加速度增大的减速运动,到达最低点时,速度为0.知道在最低点时弹簧的弹性势能最大.在整个过程中,有动能、重力势能、弹性势能、电势能发生相互转化,当电势能减小最多时,系统的机械能最大.
如图所示,ABC和DEF是在同一竖直平面内的两条光滑轨道,其中ABC的末端水平,DEF是半径为r=0.4m的半圆形轨道,其直径DF沿竖直方向,C、D可看作重合.现有一质量为m=1kg可视为质点的小球从轨道ABC上距C点高为H的地方由静止释放,
(1)若要使小球经C处水平进入轨道DEF且能沿轨道运动,H至少要有多高?
(2)若小球静止释放处离C点的高度h小于(1)中H的最小值,小球可击中与圆心等高的E点,求h.(取g=10m/s2)
(3)若小球自H=0.3m处静止释放,求小球到达F点对轨道的压力大小.
正确答案
(1)0.2m (2)0.1m (3)65N
试题分析:(1)小球从ABC轨道下滑,机械能守恒,设到达C点时的速度大小为v,则
小球能在竖直平面内做圆周运动,在圆周最高点必须满足:
联立以上两式并代入数据得:
则H至少要高0.2m
(2)若h<H,小球过C点后做平抛运动,设球经C点时的速度大小为,则击中E点时:
竖直方向:
水平方向:
由机械能守恒有:
联立以上三式解得h=0.1m
(3)若小球自H=0.3m处静止释放, 设球经F点时的速度大小为,由机械能守恒有
在F点有
联立以上两式解得
则小球到达F点对轨道的压力大小为65N
点评:关键知道小球能在竖直平面内做圆周运动,在圆周最高点必须满足,若不满足,则小球做平抛运动。
用一根长为L的细线,一端固定在天花板上,另一端拴一质量为m的小球,现使细线偏离竖直方向角后,从A处无初速度释放小球,如图所示,试求:
(1)小球摆到最低点O时的速度大小。
(2)小球摆到最低点时绳子的拉力。
正确答案
(1)从A到O过程机械能守恒
(3分)
(2分)
(2) (3分)
略
将物体由地面竖直上抛,不计空气阻力,物体能够达到的最大高度为H。当物体在上升过程中的某一位置,它的动能是重力势能的2倍,则这一位置的高度为________。(取地面为参考面)
正确答案
H
如图所示,将一个小球以的初动能从倾角为
的斜面顶端水平抛出,不计空气阻力。当它下落到斜面上时,小球的动能为
;在此过程中小球的重力势能减少了
。
正确答案
60 、48
试题分析:根据题意知:,当落到斜面上时,
,此时竖直方向速度
,因此落到斜面上时的动能
;根据下落过程中,机械能守恒,增加的动能为
,因此减小的重力势能为
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