- 追寻守恒量
- 共86题
如图所示,许多工厂的流水线上安装有传送带用于传送工件,以提高工作效率。传送带以恒定的速率v =" 2" m/s运送质量为m = 0.5kg的工件,工件从A位置放到传送带上,它的初速度忽略不计。工件与传送带之间的动摩擦因数=
/2,传送带与水平方向夹角是θ= 30o,传送带A、B间长度是l = 16m;每当前一个工件在传送带上停止相对滑动时,后一个工件立即放到传送带上,取g = 10m/s2,求:
⑴工件放到传送带后经多长时间停止相对滑动;
⑵在正常运行状态下传送带上相邻工件间的距离;
⑶在传送带上摩擦力对每个工件做的功;
⑷每个工件与传送带之间由于摩擦产生的内能;
⑸传送带满载工件比空载时增加多少功率?
正确答案
(1);
即:2.5 m/s2; 又
; ∴t =" 2/2.5" =" 0.8" s ;
停止滑动前,工件相对地移动的距离为:
m
(2)m
(3)
=" 41" J
(4)=
J
(5);
N;
∴=" 26.25×2" = 52.5W
略
如图所示表示撑杆跳高运动的几个阶段:助跑、撑杆起跳、越横杆.试定性地说明在这几个阶段中能量的转化情况.
正确答案
运动员的助跑阶段,身体中的化学能转化为人和杆的动能;起跳时,运动员的动能和身体中的化学能转化为人的重力势能和动能,使人体上升至横杆以上;越过横杆后,运动员的重力势能又转化为动能.
如图a所示是一个处于竖直平面内的特殊运动轨道,OA是长为x1=2R的直轨道,AE是倾角为30°的斜轨道,它们与滑块的动摩擦因数为,EDF是圆心在B点,半径为R的光滑圆弧,D点是最高点,ED圆弧上方有一个高度与滑块相近的光滑圆弧形挡板PQ,轨道上的A、E两点理想连接,使滑块经过这两点时不损失机械能,且AE⊥EB可视为质点的滑块,质量为m,以v0的初速度从O点进入OA直轨道,滑块在OA轨道运动时,受到水平向右的动力作用,它的大小随滑块与O点的距离变化,如图b所示,图中F0=mg滑块经A点滑上斜轨道,到达轨道最高点D时恰好对轨道和挡板都无压力,此时立刻撤除圆弧形挡板PQ滑块经D点后能无碰撞地进入一个特殊的漏斗C,漏斗C能将滑块以进入时的速率反向弹出,求:
小题1:滑块在D点时的速度大小;
小题2:初速度v0的大小;
小题3:滑块从漏斗C中弹出后会再次经过D点吗?若会经过D点,请求出经多长时间再次到达D点,漏斗离F点的x2多大?若不会经过D点,请说明理由。
正确答案
小题1:
小题2:
小题3:
略
如图所示,一物块质量自平台上以速度
水平抛出,刚好落在邻近一倾角为
的粗糙斜面
顶端,并恰好沿该斜面下滑,已知斜面顶端与平台的高度差
,粗糙斜面
倾角为
,足够长。物块与两斜面间的动摩擦因数均为
,
点离
点所在平面的高度
。物块在斜面上运动的过程中始终未脱离斜面,不计在
点的机械能损失。最大静摩擦力等于滑动摩擦力,
,
。(
取
)
(1)物块水平抛出的初速度是多少。
(2)若取所在水平面为零势能面,求物块第一次到达
点的机械能。
(3)从滑块第一次到达点时起,经
正好通过
点,求
之间的距离。
正确答案
(1) (2)
(3)
试题分析:1.物块自平台做平抛运动,由平抛运动知识得:
1分
由于物块恰好沿斜面下滑,则 1分
2分
2.物块在A点时的速度。
从A到B的运动过程中由动能定理得
2分
在B点时的机械能: 2分
3.物块在B点时的速度 1分
滑块沿BC段向上运动时的加速度大小
1分
返回时的加速度大小
1分
BC间的距离
1分
点评:小球在接触斜面之前做的是自由落体运动,在斜面上时小球做匀加速直线运动,根据两个不同的运动的过程,分段求解即可.
(20分)如图所示,半圆弧区域AKD的半径为R,圆心为O,∠COK=30°。O点有一粒子源,可向半圆弧AKD发射速度为v0的各个方向的带负电的粒子。显微镜可以沿半圆弧AKD移动,用以记录有无粒子射到圆弧上。半圆区域内存在水平向右的匀强电场和垂直于纸面向内的匀强磁场,不计粒子间的相互作用力和粒子的重力。带电粒子的电量-q、带电粒子的质量m
(1)如只加电场,场强为E,求所有可能到达A点的粒子的速度大小
(2)如只加磁场,磁感应强度B=mv0/qR,,则在整个圆弧线AKD上显微镜能记录到粒子与无粒子可记录的弧线长度之比为多少。
(3)若电场强度E、磁感应强度B,且和
:将显微镜置于C点,控制粒子源,使其只向K点发射粒子。电场与磁场共存一段时间t1后再撤去磁场,又经时间t2后,粒子到达显微镜。求两段时间的比值t1∶t2。
正确答案
(1)(2)
(3)
(1)①只加电场,水平向左或向右的粒子能到达A点,由动能定理
( 4分)
(2)(6)
(3)电场与磁场共存时,有,即粒子先做匀速直线运动(如图)
2分
撤去磁场后,粒子做类平抛运动
2分
又
由几何关系
解得 4分
本题考查的是电场与磁场和力学综合的问题,开始只有电场,根据动能定理可求出粒子的速度;电场与磁场共存时,电场力与洛伦兹力平衡,去掉磁场,粒子类平抛运动,根据相关的公式即可计算出;
本节教材加了这样一段眉批:“科学概念的力量在于它具有解释和概括一大类自然现象的能力。在这方面能量概念的作用十分独特。”对此,你是如何理解的?
正确答案
“略”
提示:从能量“具有解释和概括一大类自然现象的能力”这一角度加以理解。
(14分)如图所示,有一水平传送带以6m/s的速度按顺时针方向匀速转动,传送带右端连着一段光滑水平面BC,紧挨着BC的水平地面DE上放置一个质量M=1kg的木板,木板上表面刚好与BC面等高。现将质量m=1kg的滑块轻轻放到传送带的左端A处,当滑块滑到传送带右端B时刚好与传送带的速度相同,之后滑块又通过光滑水平面BC滑上木板。滑块与传送带间的动摩擦因数μ1=0.45,滑块与木板间的动摩擦因素μ2=0.2,木板与地面间的动摩擦因素μ3=0.05,g=10m/s2.
求(1)滑块从传送带A端滑到B端,相对传送带滑动的路程;
(2)滑块从传送带A端滑到B端,传送带因传送该滑块多消耗的电能。
(3)设木板受到的最大静摩擦力跟滑动摩擦力相等,则木板至少多长才能使物块不从木板上掉下来。
正确答案
(1)4m (2)36J (3)6m
试题分析:(1)滑块在传送带上受到向右的摩擦力,到达传送带右端时速度为6m/s.
(1分)
(1分)
. (1分)
传送带位移 (1分)
(1分)
(2)传送带因传送滑块多消耗的电能
(3分)
(3)滑块以6m/s的速度滑上木板,对滑块和木板受力分析滑块受到木板对其向左的摩擦力,
(1分)
木板受到滑块对其向右的摩擦力和地面对其向左的摩擦力
(1分)
假设滑块在木板上经过时间t,木板和滑块达到共同速度
对滑块:
(1分)
对木板:
(1分)
则木板长度 (2分)
点评:难题。本题考查物体的受力分析、机械能守恒定律、牛顿第二定律、运动学方程等综合应用,主要考查学生的分析、理解和推理能力,能力要求较高.在解决此类问题时可以把一个大题拆成多个小题来处理。
如图所示质量为M的天车静止在光滑水平轨道上,下面用长为L的细线悬挂着质量为m的沙箱,一颗质量为m0的子弹以v0的水平速度射入沙箱,并留在其中,在以后运动过程中
(1)沙箱上升的最大高度。
(2)天车的最大速度。
正确答案
(1) (2)
(1)子弹打入沙箱过程中动量守恒
摆动过程中,子弹、沙箱、天车系统水平方向动量守恒,机械能守恒。
沙箱到达最大高度时系统有相同的速度,设为v2,则有
联系①②③可得
(2)子弹和沙箱再摆回最低点时,天车速度最大,设此时天车速度为v3,沙箱速度为v4
由动量守恒得
由系统机械能守恒得
联立④⑤求解得天车最大速度
把废钟表或废玩具里的发条拆下来看看它是怎样工作的。为什么发条拧得紧些时钟表或玩具走的时间就长些?
正确答案
紧发条时,就是增加发条的势能,工作的时候,发条的势能逐渐释放,发条拧得紧些,钟表或玩具的势能就越大,则走的时间就越长。
对于斜面实验,若小球与斜面间的摩擦力及空气阻力不能忽略,小球将不能达到起始点相同的高度,而是在两个斜面间来回滚动,所能达到的高度越来越低,最终停在最低处。这种情况还能说明能量在小球运动过程中是不变的吗?
正确答案
小球的机械能不再守恒,但总能量依然是守恒的,因为由于摩擦和空气阻力的作用,有部分机械能转化成了内能。
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