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题型:简答题
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简答题

如图所示,为光电计时器的实验简易示意图,当有不透光物体从光电门间通过时,光电计时器就可以显示物体的挡光时间,实验中所选用的光电门传感器可测的最短时间为0.01ms.光滑水平导轨MN上放两个相同物块A和B,其宽度a =3.0×10-2m,左端挡板处有一弹射装置P,右端N处与水平传送带平滑连接,今将挡光效果好,宽度为d =3.6×10-3m的两块黑色磁带分别贴在物块A和B上,且高出物块,并使高出物块部分在通过光电门时挡光.传送带水平部分的长度L =8m,沿逆时针方向以恒定速度v =6m/s匀速传动.物块A、B与传送带间的动摩擦因数,质量mA =mB =1kg.开始时在A和B之间压缩一轻弹簧,锁定其处于静止状态,现解除锁定,弹开物块A和B,迅速移去轻弹簧,两物块第一次通过光电门,计时器显示读数均为t =9.0×10-4s. g取10m/s2.试求:

(1)弹簧储存的弹性势能EP

(2)物块B沿传送带向右滑动的最远距离sm

(3)物块B滑回水平面MN的速度大小

(4)若物体B返回水平面MN后与被弹射装置P弹回的物块A在水平面上相碰,且A和B碰后互换速度,则弹射装置P至少必须对物块A做多少功,才能在AB碰后使B刚好能从Q端滑出?此过程中,滑块B与传送带之间因摩擦产生的内能为多大?

正确答案

解:(1)解除锁定弹开物块AB后,两物体的速度大小

                                   

弹簧储存的弹性势能                         

(2)物块B滑上传送带匀减速运动,当速度减为零时,滑动的距离最远.

由动能定理得:                               

得:                                                  

(3)物块B沿传送带向左返回时,先匀加速运动,物块速度与传送带速度相同时再一起匀速运动,设物块B加速到传送带速度v需要滑动的距离为

       得               

表明物块B滑回水平面MN的速度没有达到传送带的速度

所以:                                       

(4)设弹射装置对物块A做功为,则:           

AB碰后速度互换,B的速度 =                                  

B要刚好能滑出传送带的Q端,由能量关系有:           

又mA=mB, 联立解得:                           

                                                         

在B滑过传送带的过程中,传送带移动的距离:  

因摩擦产生的内能为:               

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题型:简答题
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简答题

一质量为m的滑雪者从A点由静止沿粗糙曲面滑下,到B点后水平飞离B点.空间几何尺寸如图所示,滑雪者从B点开始做平抛运动的水平距离为S,求滑雪者从A点到B点的过程中摩擦力对滑雪者做的功。

正确答案

解:设滑雪者离开B时的速度为v,由平抛运动规律得

S="vt                        " ①                    (4分)

                   ②                    (4分)

滑雪者由A到B的过程中,由动能定理得

    ③                     (4分)

由①②③得:                 (4分)

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题型:填空题
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填空题

改变汽车的质量和速度,都能使汽车的动能发生变化,使汽车的质量变为原来的1/2倍、速度变为原来的2倍时,其动能是原来的________倍

正确答案

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试题分析:根据公式可得动能变为 

点评:解决本题的关键掌握动能的表达式

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题型:填空题
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填空题

物理学家从千差万别的自然现象中抽象出一个贯穿其中的物理量:      ,在自然界经历的多种多样的变化中它不变化。

正确答案

能量

能量守恒是自然界的普遍规律,物理学家从千差万别的自然现象中抽象出一个贯穿其中的物理量,就是能量

故答案为:能量

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题型:填空题
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填空题

两个质量相同的小球A和B,分别从水平地面上O点正上方高度分别为4L和L处水平抛出,恰好击中距离O点2L的地面上同一目标,空气阻力不计。以地面为零势能面,两小球抛出时的初速度大小之比为_____________,落地时的机械能之比为_____________。

正确答案

1:2,17:8

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题型:填空题
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填空题

如图所示,在竖直平面内的直角坐标系中,一个质量为m的质点在外力F的作用下,从坐标原点O由静止沿直线ON斜向下运动,直线ON与y轴负方向成θ角(θ<π/4)。则F大小至少为____________;若F=mgtanθ,则质点机械能大小的变化情况是____________。

正确答案

mgsinθ,增大、减小都有可能

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题型:填空题
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填空题

从高处由静止自由落下的物体(空气阻力不计),它的动能Ek、重力势能Ep和机械能E随下落高度变化的图线分别为下图中的__________、__________、__________。

正确答案

C,A,D

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题型:简答题
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简答题

如图所示,P为质量为m=1kg的物块,Q为位于水平地面上的质量为M=4kg的特殊平板,平板与地面间的动摩因数μ=0.02。在板上表面的上方,存在一定厚度的“相互作用区域”,区域的上边界为MN。P刚从距高h=5m处由静止开始自由落下时,板Q向右运动的速度为v0=4m/s。当物块P进入相互作用区域时,P、Q之间有相互作用的恒力F=kmg,其中Q对P的作用竖直向上,k=21,F对P的作用使P刚好不与Q的上表面接触。在水平方向上,P、Q之间没有相互作用力,板Q足够长,空气阻力不计。(取g=10m/s2,以下计算结果均保留两位有效数字)求:

(1)P第1次落到MN边界的时间t和第一次在相互作用区域中运动的时间T;

(2)P第2次经过MN边界时板Q的速度v;

(3)从P第1次经过MN边界到第2次经过MN边界的过程中,P、Q组成系统损失的机械能△E;

(4)当板Q速度为零时,P一共回到出发点几次?

正确答案

解:(1)P自由落下第一次到达边界MN时

s

P到达边界MN时速度m/s

P进入相互作用区域时,kmg-mg=ma,a=(k-1)g=200m/s2 P第一次进入相互作用区域减速到零后又向上加速,以速度大小再次越过MN,所以运动时s

(2)上面分析知P先自由下落,以进入相互作用区域,减速到零后又向上加速,以速度大小再次越过MN,然后做竖直上抛运动回到原出发点,接着又重复上述运动过程

每当P从出发点运动到MN的时间t内,板Q加速度a1向左,m/s2

每当P在相互作用区中运动的时间T内,板Q加速度a2向左,m/s2

P第2次经过MN边界时,板Q的速度m/s

(3)P第1次经过MN边界时,板Q的速度m/s

=J

(4)设板Q速度为零时,P一共回到出发点n次。由以上分析得:

代入数据,解得,故n取7

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题型:简答题
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简答题

如图所示,是建筑工地上常用的一种“深坑打夯机”。工作时,电动机带动两个紧压夯杆的滚轮匀速转动,可将夯杆从深为h的坑中提上来。当两个滚轮与夯杆分开时,夯杆被释放,最后夯杆在自身重力作用下落回深坑,夯实坑底。之后,两个滚轮再次压紧,夯杆再次被提上来,如此周而复始工作。已知两个滚轮边缘的线速度恒为5m/s,每个滚轮对夯杆的正压力FN=2×104N,滚轮与夯杆间的动摩擦因数μ=0.3,夯杆的质量m=1×103kg,坑深h=4.8m。假定在打夯过程中坑的深度变化不大,且夯杆底端升到坑口时,速度恰好为零(不计夯杆在坑底停留的时间)。求:

(1)夯杆上升过程中被滚轮释放时,夯杆底端离坑底的高度;

(2)打夯周期;

(3)在一个打夯周期内夯杆获得的机械能。

正确答案

解:(1)夯杆开始阶段做匀加速运动,加速度为a

,a=2m/s2

当加速到速度v时,夯杆以v向上做抛体运动,至坑口速度为零

加速上升位移,减速上升位移

h=h1+h2,解得:v=4m/s

因此滚轮释放夯杆时,夯杆底端离坑底的高度为:=4m

(2)夯杆加速上升的时间

夯杆减速上升的时间

夯杆自由落体的时间

故打夯周期为:(或T=3.4s)

(3)在一个打夯周期内,夯杆获得的机械能W=mgh=4.8×104J

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题型:简答题
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简答题

跳伞运动员从跳伞塔上跳下,当降落伞全部打开时,伞和运动员所受的空气阻力大小跟下落速度的平方成正比,即,已知比例系数。运动员和伞的总质量,设跳伞塔足够高且运动员跳离塔后即打开伞,取。求:

(1)跳伞员的下落速度达到时,其加速度多大?

(2)跳伞员最后下落速度多大?

(3)若跳伞塔高200m,跳伞员在落地前已达到最大速度,则跳伞员从开始跳下到即将触地的过程中损失了多少机械能?

正确答案

解:(1)由牛顿第二定律有:

      得

(2)跳伞员最后匀速运动:

      得

(3)损失的机械能:△E=

      代入数据得△E=

下一知识点 : 实验:验证机械能守恒定律
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