- 机械能守恒定律
- 共8461题
如图所示,传送带以v为l0m/s速度向左匀速运行,BC段长L为2m,半径R为1.8m的光滑圆弧槽在B点与水平传送带相切.质量m为0.2kg的小滑块与传送带间的动摩擦因数为0.5,g取l0m/s2,不计小滑块通过连接处的能量损失.求:
(1) 小滑块从M处无初速度滑下,到达底端B时的速度;
(2) 小滑块从M处无初速度滑下后,在传送带上向右运动的最大距离及此过程产生的
热量;
(3) 将小滑块无初速度放在传送带C端,要使小滑块能通过N点,传送带BC段至少为多长?
正确答案
解:(1)由机械能守恒定律可知:mgR(1-cos600)=m
得vB=3m/s
(2)小滑块做匀减速运动至停止时距离最大
0-="-2aS " a="µg=5m/s2 " S="1.8m " t=
=
s
Sm=vt+vBt="10.2m " Q=fSm=10.2J
(3)小滑块能通过N点临界条件:m="mgsin300 " V=3m/s
由机械能守恒定律: -mgR(1+sin300)= mv2-
m
vB=
m/s
小滑块在传送带上加速过程:="2aS " S=6.3m
略
质量为m的物体以速度v0 从地面竖直上抛,若以地面为参考平面,则上升的最大高度H为多少?当物体的动能和重力势能相等时物体距离地面的高度h又是多少?(不计空气阻力).
正确答案
H = 、h =
.
由动能定理可知,0-mv2/2=-mgH,所以H = ,当动能和重力势能相等时,有动能定理可得:mv12/2-mv2/2=-mgh,且mv12/2=mgh,解得h =
。
(12分)如图12所示,A为一具有光滑曲面的固定轨道,轨道底端是水平的,质量M=40kg的上车B静止于轨道右侧,其板面与轨道底端靠近且在同一水平面上,一个质量m="20" kg,可视为质点的小滑块C以的初速度从轨道顶端滑下,C冲上小车B后,经一段时间与小车相对静止并继续一起运动。若轨道顶端与底端水平面的高度差为
,C与小车板面间的动摩擦因数为
,小车与水平面间的摩擦不计,
取10m/s2。求
(1)C与小车保持相对静止时的速度大小。
(2)从C冲上小车瞬间到与小车相对静止瞬间所用的时间。
(3)C冲上小车后相对于小车板面滑动的距离。
正确答案
(1)
(2)
(3)
解:(1)下滑过程中机械能守恒,设C滑至轨道底端时的速度大小为
(2分)
(1分)
相互作用过程中动量守恒,设相对静止时的速度为,有
(2分)
(1分)
(2)对小车由动量定理有 (2分)
(1分)
(3)由能量守恒定律有 (2分)
(1分)
(11分)地球质量为M,半径为R,自转角速度为,万有引力恒量为G,若规定物体离无穷远处势能为0,则质量为
的物体离地心距离为
时,具有的引力势能可表示为
。
(1)试证明一质量的卫星在离地面距离为
时所具有的机械能为
(2)国际空间站是在地球大气层上空绕地球飞行的一个巨大人造天体,设空间站离地面高度为,如果在该空间站直接发射一颗质量为
的小卫星,使其能达到地球同步卫星轨道并能在轨道上正常运行,该卫星在离开空间站时必须具有多大的初动能。
正确答案
(1)证明见解析
(2)
(1)证明:由,(2分)得:
物体在离地面h处的动能为。(2分)
物体在离地面的引力势能为:(1分)
物体在离地面的机械能为:
(2分)
(2)同步卫星在轨道上正常运动行时有:
故其轨道半径(2分)
由上式可得同步卫星的机械能(1分)
卫星运动过程中机械能守恒,故离开航天飞机的卫星的机械能为设离开航天飞机时卫星的初动能为
则:
(2分)
如图所示,将A、B两个砝码用细线相连,挂在定滑轮上,已知mA="0.2" kg,mB="0.05" kg.托起砝码A使其比砝码B的位置高0.2 m,然后由静止释放,不计滑轮的质量和摩擦,当两砝码运动到同一高度时,它们的速度大小为多少?
正确答案
1.1 m/s
AB组成的系统只有重力做功,所以机械能守恒.选B开始处的位置为重力势能参照面,A向下运动,B向上运动,在同一高度时速度也相同, ,解得v="1.1" m/s
(16分)如图所示,一玩滚轴溜冰的小孩(可视作质点)质量为m=30kg,他在左侧平台上滑行一段距离后以3m/s的速度从平台右侧水平滑出,而后恰能无碰撞地沿圆弧切线方向从A点进入竖直面内的光滑侧弧轨道,并沿轨道下滑,A、B为圆弧两端点,其连线水平.对应圆心角为,当小孩通过圆弧最低点时,对轨道的压力大小为915N.(计算中取g=10m/
,
,
)求:
(1)小孩自滑离平台至进入圆弧轨道所用的时间;
(2)圆弧轨道的半径。
正确答案
(1)t=0.4s
(2)
解:(1)小孩落到A点时速度方向沿A点切线方向,
解得时间t=0.4s
(2)设小孩到最低点的速度为vx,由机械能守恒定律
在最低点,据牛顿第二定律,有
由以上三式解得
如图所示,粗细均匀的U形管内装有同种液体,在管口右端用盖板A密闭,两管内液面的高度差为h,U形管中液柱的总长为3h。现拿去盖板A,液体开始流动,不计液体内部及液体与管壁间的摩擦力,重力加速度为g,则当两液面高度相等时,右侧液面下降的速度为 。
正确答案
试题分析:设单位长度的水柱质量为m,对整个水柱分析,根据机械能守恒:(如图)
解得:
如图物块和斜面都是光滑的,物块从静止沿斜面下滑过程中,物块机械能是否守恒?系统机械能是否守恒?
正确答案
⑴由于斜面本身要向左滑动,所以斜面对物块的弹力N和物块的实际位移s的方向已经不再垂直,弹力要对物块做负功,对物块来说已经不再满足“只有重力做功”的条件。⑵由于水平方向系统动量守恒,斜面一定会向右运动,其动能也只能是由物块的机械能转移而来,所以物块的机械能必然减少
以物块和斜面系统为研究对象,很明显物块下滑过程中系统不受摩擦和介质阻力,故系统机械能守恒。又由水平方向系统动量守恒可以得知:斜面将向左运动,即斜面的机械能将增大,故物块的机械能一定将减少。
有些同学一看本题说的是光滑斜面,容易错认为物块本身机械能就守恒。这里要提醒两条:⑴由于斜面本身要向左滑动,所以斜面对物块的弹力N和物块的实际位移s的方向已经不再垂直,弹力要对物块做负功,对物块来说已经不再满足“只有重力做功”的条件。⑵由于水平方向系统动量守恒,斜面一定会向右运动,其动能也只能是由物块的机械能转移而来,所以物块的机械能必然减少
正确答案
(1)弹簧在此过程做的负功,大小为2J 2 J(2)K=180N/m
(1)小球从A至B过程中,取小球下落的最低点B为零势能点,
依机械能守恒定律:
可得:EP弹="2" J ,所以弹簧在此过程做的负功,大小为2J
(2)在B点:ΔX=(0.5-0.3)m="0.2" m,
可得K=180N/m
正确答案
u =" 0.8" v .方向相反.
(5分)设碰撞后两球速度为 u1, u2.
由动量守恒定律,
2分
由能量守恒定律,
2分
故两球反弹的速度 u =" 0.8" v .方向相反.(未指明方向不扣分) 1分
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