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题型:简答题
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简答题

(按题目要求作答,写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤,只写出最后答案不得分)

如图所示,质量为m=1kg的物体以v0=3.4m/s的初速度在动摩擦因数μ=0.2的水平桌面上滑行L=0.64m离开桌子边缘落到水平地面上,已知桌面到地面的高度h=0.80m.(不计空气阻力g取10m/s2

求:(1)物体离开桌面边缘时的速度大小.

(2)物体落地点与桌子边缘的水平距离.

(3)物体落地时的速度.

正确答案

(1)对物体由动能定理可得:

-μmgL=mv12-mv02

解得物体离开桌面边缘时的速度大小为

v1=3.0m/s

(2)物体离开桌子做平抛运动,则有

h=gt2

S=v1t

由①②解得S=1.2m

(3)设物体落地时竖直方向的速度为vy,合速度为υ,

vy=gt

所以v==5m/s

设落地速度方向与水平方向成θ角

tanθ==

答:(1)物体离开桌面边缘时的速度大小为3.0m/s.

(2)物体落地点与桌子边缘的水平距离为1.2m.

(3)物体落地时的速度大小为5m/s,与水平方向的夹角正切值为

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简答题

在一次军事演习中,距地面H=180m高处的飞机以v1=200m/s的水平速度投下一颗炸弹,轰炸地面目标P,若不计空气阻力,求:

(1)炸弹落地所用的时间;

(2)飞机投下炸弹时距目标P的水平距离;

(3)若在飞机投下炸弹的同时在地面上Q处恰好竖直向上发射了一颗炮弹,并击中炸弹,已知炮弹的发射点与炸弹投掷点的水平距离为s=720m,则发射炮弹的速度为多少.

正确答案

(1)根据H=gt2得,t==s=6s.

(2)x=v1t=200×6m=1200m.

(3)拦截到炸弹时所经历的时间t′==s=3.6s.

则有gt′2+v0t′-gt′2=H,解得v0==m/s=50m/s.

答:(1)炸弹落地时所用的时间为6s.

(2)飞机投下炸弹时距目标的水平距离为1200m.

(3)发射炮弹的速度为50m/s.

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简答题

物体自距地面高度H=10m高处以初速度v0=10m/s水平抛出,当物体运动到距地面h=5m高处的A点时速度的大小是多少?A距抛出点的位移大小是多少?

正确答案

从抛出到A点的过程中,根据动能定理可得,

mgh=mv2-mv2

解得 v===10m/s,

所以物体运动到距地面h=5m高处时速度的大小是10m/s.

根据h=gt2,可得下降的时间是

t===1s,

A距抛出点的水平位移大小是x=v0t=10×1=10m,

合位移的大小为==5m.

答:物体运动到距地面h=5m高处的A点时速度的大小是10m/s,A距抛出点的位移大小是5m.

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简答题

如图所示,质量为m的木块压缩轻质弹簧静止在O点,水平面ON段光滑,长为L的NN′段粗糙,木块与NN′间的动摩擦因数为μ.现释放木块,若木块与弹簧相连接,则木块最远到达NN′段中点,然后在水平面上做往返运动,且第一次向左回到N时速度大小为v;若木块与弹簧不相连接,木块与弹簧在N点即分离,通过N′点时以水平速度飞出,木块落地点P到N′的水平距离为s.求:

(1)木块通过N′点时的速度;

(2)木块从O运动到N的过程中弹簧弹力做的功;

(3)木块落地时速度vp的大小和方向.

正确答案

(1)木块从N到NN′中点,再回到N点,此过程弹簧弹力做功代数和为零,克服摩擦力做的功为W;若木块与弹簧不相连接,木块从N到达N′过程中,弹簧弹力不做功,克服摩擦力做的功也为W,又因为两种情况木块到达N时的速度相同,所以根据动能定理可得,到达N′的速度v′应等于第一次回到N时速度v,即v′=v     

   (2)木块从O运动到N的过程中弹簧弹力做的功为W:

       W-W=mv2    

       W=mv2+μmgL   

   (3)木块落地时速度为vp

        t=   h=gt2=    

        mgh=mvp2-mv2   

        解得:vp=

   vp与水平方向夹角为θ,

        cosθ==

   所以θ=arccos

答:(1)木块通过N′点时的速度为v;(2)木块从O运动到N的过程中弹簧弹力做的功为mv2+μmgL;(3)木块落地时速度vp的大小为,方向与水平方向成arccos度角.

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简答题

如右图所示,极板长为L的平行板电容器倾斜固定放置,极板与水平线的夹角为θ,某时刻一质量为m,带电量为q的小球由正中央A点静止释放,小球离开电场时速度是水平的,落到距离A点高度为h的水平面处的B点.则电容器极板间的电场强度为______;带电粒子到达B点时的动能为______; 若在B点放置一个绝缘弹性平板M,可任意设置M与水平面的夹角a,则带电小球反弹的最大高度为______(设球与M的碰撞无能量和电量损失).

正确答案

因为电场力和重力的合力沿水平方向,根据平行四边形定则得,F=qE=

解得电场强度E=

带电粒子出电场的过程中,沿电场方向移动的距离为tanθ.

根据动能定理得,mgh+qEtanθ=EkB-0.

解得EkB=mgh+

对反弹的过程运用动能定理得,-mgH=0-mv2

解得H=h+

故答案为:(1),mgh+,h+

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简答题

如图所示,用6m长的轻绳将A、B两球相连,两球相隔0.8s先后从C点以4.5m/s的初速度水平抛出.那么,将A球抛出后经多长时间,A、B间的轻绳被拉直?(g=10m/s2

正确答案

两球在水平方向上的位移差△x=v△t=4.5×0.8m=3.6m.

   则绳子拉直时竖直方向上的位移差△y==m=4.8m

设A球抛出后经过时间tA、B间的轻绳拉直.

则△y=gt2-g(t-0.8)2

代入数据得,t=1s.

故经过1s轻绳被拉直.

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简答题

长为L的细线一端固定于O点,如图所示,另一端拴一质量为m的小球.把小球拉至最高点A,以水平速度v0抛出.求当v0=时,球运动到最低点C时细线的拉力大小.

正确答案

由于v0=,小于小球做圆周运动通过最高点时的最小速度,故小球做平抛运动,设小球运动到如图所示的B点时细线绷紧,此时细线与竖直方向的夹角为θ,由平抛运动规律有:Lsinθ=v0t;

L(1-cosθ)=gt2

解得:θ=90°,说明B与O在同一直线上,vBx=,由于细线瞬时绷紧,使小球水平速度突然变为零,所以此绷紧过程有机械能损失,然后小球以的速度从B点开始做圆周运动到C点,由机械能守恒有:

mvBy2+mgL=mvC2

在最低点C有:T-mg=

解得小球在最低点C时绳的拉力T=5mg.

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简答题

如图,质量为m的b球用长h的细绳悬挂于水平轨道BC的出口C处.质量也为m的小球a,从距BC高h的A处由静止释放,沿ABC光滑轨道滑下,在C处与b球正碰并与b粘在一起.已知BC轨道距地面的高度为0.5h,悬挂b球的细绳能承受的最大拉力为2.8mg.试问:

(1)a与b球碰前瞬间的速度多大?

(2)a、b两球碰后,细绳是否会断裂?若细绳断裂,小球在DE水平面上的落点距C的水平距离是多少?若细绳不断裂,小球最高将摆多高?

正确答案

(1)、设a球经C点时速度为vc,则由机械能守恒得:

mgh=m                                 

解得vc=

即a与b球碰前的速度为

(2)、设b球碰后的共同速度为v,由动量守恒得:

mvc=(m+m)v                               

故v=vc=                            

小球被细绳悬挂绕O摆动时,若细绳拉力为T,则

T-2mg=2m                               

解得T=3mg                                   

T>2.8mg,细绳会断裂,小球做平抛运动.    

设平抛的时间为t,则

0.5h=gt2                                    

t=                                         

故落点距C的水平距离为

S=vt=×=h               

小球最终落到地面距C水平距离h处.

答:(1)a与b球碰前瞬间的速度为

(2)a、b两球碰后,细绳会断裂,小球在DE水平面上的落点距C的水平距离是h.

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简答题

如图,在xOy坐标中第Ⅰ和第Ⅳ象限中分布着平行于x轴的匀强电场,第Ⅳ象限的长方形OPQH区域内还分布着垂直坐标平面的、大小可以任意调节的匀强磁场.一质子从y轴上的a点射入场区,然后垂直x轴通过b点,最后从y轴上的c点离开场区.已知:质子质量为m、带电量为q,射入场区时的速率为v0,通过b点时的速率为v0,=2=2d,==d

(1)在图中标出电场和磁场的方向;

(2)求:电场强度E的大小以及c到坐标原点的距离

(3)如果撤去电场,质子仍以v0从a点垂直y轴射入场区.试讨论质子可以从长方形OPQH区域的哪几条边界射出场区,并求从这几条边界射出时对应磁感应强度B的大小范围和质子转过的圆心角θ的范围.

正确答案

(1)质子从a到b洛伦兹力不做功,只有电场力做功,由于动能减少,电场力做负功,所以电场沿x轴负方向.依题意质子的运动轨迹从a到b,根据曲线运动的条件和左手定则可判断磁场方向垂直纸面向里.故电场方向指向x轴负方向;磁场方向垂直纸面向里.

(2)质子从a到b,洛伦兹力不做功,仅电场力做功.由动能定理得:

  -qE•=-qE•=m•(v0)2-m…①

得:E=…②

质子从b到c,做类平抛运动,设运动时间为t,

则:=v0t…③

=at2=t2…④

联立②、③、④得:=d…⑤

(3)质子在磁场中,洛伦兹力提供向心力,设做圆周运动的半径R,则

   qBv0=…⑥

即:R=

讨论:

(i)如图,当R>=d时,质子将从HQ边射出,此时:0<B<,0<θ<  ⑧

(ii)当=d≥R≥=d时,质子将从OH边射出,此时:≤B≤,π≥θ≥π⑨

(iii)当R<=d时,质子将从Oa边射出,此时:B>,θ=π⑩

答:(1)电场方向指向x轴负方向;磁场方向垂直纸面向里.

(2)电场强度E的大小为,c到坐标原点的距离等于d;

(3)(i)当R>=d时,质子将从HQ边射出,此时:0<B<,0<θ<

(ii)当=d≥R≥=d时,质子将从OH边射出,此时:≤B≤,π≥θ≥π.

(iii)当R<=d时,质子将从Oa边射出,此时:B>,θ=π.

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简答题

如图,一质量为M的物块静止在桌面边缘,桌面离水平地面的高度为h.一质量为m的子弹以水平速度v0射入物块后,以水平速度v0/2 射出.重力加速度为g.求:

(1)子弹穿出木块时木块的速度大小;

(2)此过程中系统损失的机械能;

(3)此后物块落地点离桌面边缘的水平距离.

正确答案

(1)设子弹穿过物块后物块的速度为V,由动量守恒得mv0=m•+MV    ①

                   解得V=v0                                          ②

    (2)系统的机械能损失为 △E=m-[m()2+MV2]            ③

             由②③式得△E=(3-)m

    (3)设物块下落到地面所需时间为t,落地点距桌边缘的水平距离为s,

              则h=gt2           ⑤

                 s=Vt               ⑥

           由②⑤⑥式得 s=

答:(1)子弹穿出木块时木块的速度大小为V=v0.

    (2)此过程中系统损失的机械能为△E=(3-)m

    (3)此后物块落地点离桌面边缘的水平距离是s=

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