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题型:简答题
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简答题

把一个质量为 m=0.2 0kg的小球放在高度为 h=5.0m的直杆的顶端,如图所示,一颗质量为m′=0.01kg的子弹以速度  v0=500m/s沿水平方向击穿小球,小球落地点与杆的水平距离S=20m.

求:(1)子弹落地点距杆的水平距离S′;

(2)子弹击穿小球过程中系统损失的机械能.

正确答案

(1)小球被击穿后做平抛运动,击穿后的速度为v1,空中飞行时间为t

则:S=v1t①

    h=gt2

由①②式得 v1=20m/s

击穿过程中,子弹与小球水平方向动量守恒,设击穿后子弹的速度为v2

由动量守恒定律得:m'v0=mv1+m'v2得,

    v2=100m/s

由平抛运动的特点知:=得 

  S′=100m

(2)子弹击穿小球过程中系统损失的机械能△E=m-m-m′得,

△E=1160J

答:

(1)子弹落地点距杆的水平距离S′=100m;

(2)子弹击穿小球过程中系统损失的机械能为1160J.

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简答题

用30m/s的初速度水平抛出一个物体,经过一段时间后,物体速度方向与水平成30°角,(g取10m/s2)求:

(1)此时物体相对于抛出点的水平位移和竖直位移.

(2)该物体再经多长时间,物体的速度和水平方向夹角为60°?

正确答案

(1)根据平行四边形定则得:vy=v0tan30°=30×m/s=10m/s.

则平抛运动的时间:t==s.

平抛运动的水平位移:x=v0t=30×m=30m.

竖直位移:y=gt2=×10×3m=15m.

(2)当物体的速度和水平方向的夹角为60°时,竖直方向上的分速度:vy′=v0tan60°=30m/s.

则运动的时间:t==3s.

则再经过的时间t′=3-s=2s.

答:(1)物体相距抛出点的水平位移为30m,竖直位移为15m.

(2)物体再经过2s速度和水平方向的夹角为60°.

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简答题

如图所示,小物体放在高度为h=1.25m、长度为S=1.5m的粗糙水平固定桌面的左端A点,以初速度vA=4m/s向右滑行,离开桌子边缘B后,落在水平地面C点,C点与B点的水平距离x=1m,不计空气阻力.试求:(g取10m/s2

(1)小物体与桌面之间的动摩擦因数.

(2)为使小物体离开桌子边缘B后水平射程加倍,即x′=2x某同学认为应使小物体的初速度vA′加倍,即vA′=2vA,你同意他的观点吗?试通过计算验证你的结论.

正确答案

(1)小物体离开桌子边缘B点后经过时间

t==0.5s落地

小物体离开桌子边缘B点时的速度为vB==2m/s

根据动能定理研究A到B,有-μmgs=mvB2-mvA2

得μ==0.4④

(2)不同意.要使水平射程加倍,必须使B点水平速度加倍,即:vB′=2vB=4m/s

根据动能定理,有-μmgs=mvB2-mvA2

解得:vA′==2m/s≈5.3m/s≠2vA

所以说该同学认为应使小物体的初速度加倍的想法是错误的.

答:(1)小物体与桌面之间的动摩擦因数是0.4.

(2)该同学认为应使小物体的初速度加倍的想法是错误的.

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简答题

如图,ABC和ABD为两个光滑固定轨道,A、B、E在同一水平面上,C、D、E在同一竖直线上,D点距水平面的高度为h,C点的高度为2h,一滑块从A点以初速度v0分别沿两轨道滑行到C或D处后水平抛出。

(1)求滑块落到水平面时,落点与E点间的距离sC和sD

(2)为实现sC<sD,v0应满足什么条件?

正确答案

解:(1)设抛出点高度为y,根据机械能守恒mv02mv2+mgy

平抛初速度v=

落地时间t满足y=gt2,所以t=

落地点离抛出点的水平距离s=vt=

分别以y=2h和y=h代入得:sC,sD

(2)由题意,sC<sD,有2(v02-4gh)<v02-2gh,所以v02<6gh

又滑块必须能到达C点,即vC2=v02-4gh,v02>4gh

因此初速度应满足<v0

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简答题

如图所示,有一个固定在竖直平面内的光滑的半圆形轨道ABC,其半径R=5m,轨道在C处与水平地面相切,在C处放一块小物块,给它一个水平向左的初速度v0=5m/s,结果它沿CBA运动,通过A处,最后落在水平面的D处上,取重力加速度g=10 m/s2,求C,D两点间的距离s .

正确答案

解:设小物块的质量为m,经A处时的速度为v,由A处到D处经历的时间为t,有

 

 

 s=vt③

由①②③式联立求解得s=1 m.

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简答题

如图所示,是在同一竖直平面内的两条光滑轨道,其中的末端水平,是半径为=0.4 m的半圆形轨道,其直径沿竖直方向,可看成重合。现有一可视为质点的小球从轨道上距点高为的位置由静止释放。  

(1)若要使小球经处水平进入轨道后能沿轨道运动,至少要有多高?  

(2)若小球静止释放处离点的高度小于(1)中的最小值,小球可击中与圆心等高的点,求。(=10 m/s2)

正确答案

解:(1)小球从轨道下滑,设到达点时速度大小为,则:2要使小球能在竖直平面内做圆周运动,在点,有联立以上两式并代入数据得:0.2 m

(2)若,小球过点只能做平抛运动,设小球经点时速度大小为,小球能击中点,则有

由以上三式解得:=0.1 m

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简答题

如图所示,将一质量m=0.1kg的小球自水平平台顶端O点水平抛出,小球恰好与斜面无碰撞的落到平台右侧一倾角为α=53°的光滑斜面顶端A并沿斜面下滑,斜面底端B与光滑水平轨道平滑连接,小球以不变的速率过B点后进入BC部分,再进入竖直圆轨道内侧运动.已知斜面顶端与平台的高度差h=3.2m,斜面顶端高H=15m,竖直圆轨道半径R=5m. g取10m/s2.试求:

(1)小球水平抛出的初速度v0及斜面顶端与平台边缘的水平距离x;

(2)小球离开平台后到达斜面底端的速度大小;

(3)若竖直圆轨道光滑,求小球运动到圆轨道最高点D时对轨道的压力.

(4)若竖直圆轨道粗糙,小球运动到轨道最高点与轨道恰无作用力,求小球从圆轨道最低点运动到最高点的过程中克服摩擦力所做的功.

正确答案

(1)研究小球作平抛运动,小球落至A点时,由平抛运动速度分解图可得:

水平速度:v0=vycotα

合速度与竖直分速度的关系:vA=

小球竖直方向做自由落体运动:vy2=2gh,h=gt2 

小球水平方向做匀速直线运动:x=v0t

由上式解得:v0=6m/s       x=4.8m      vA=10m/s          

(2)由动能定理可得小球到达斜面底端时的速度vB

 mgH=mvB2-mvA2vB=20m/s          

(3)竖直圆轨道光滑,研究小球从C点到D点,设小球到达D点时的速度为vD

由动能定理可得-2mgR=mvD2-mvC2

在D点由牛顿第二定律可得:N+mg=m

由上面两式可得:N=3N              

由牛顿第三定律可得:小球在D点对轨道的压力N′=3N,方向竖直向上.

(4)若竖直圆轨道粗糙,小球在最高点与环作用力恰为0时,速度为

则mg=mvD′=

从最低点最高点:-mg2R+Wf=mvD′2-mvC2

Wf=-7.5J    克服摩擦力所做的功7.5J                  

答:(1)小球水平抛出的初速度为6m/s,斜面顶端与平台边缘的水平距离为4.8m.

(2)小球离开平台后到达斜面底端的速度大小20m/s.

(3)若竖直圆轨道光滑,小球在D点对轨道的压力N′=3N,方向竖直向上.

(4)若竖直圆轨道粗糙,小球运动到轨道最高点与轨道恰无作用力,小球克服摩擦力所做的功7.5J.

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简答题

某校物理兴趣小组决定举行遥控赛车比赛.比赛路径如图所示,赛车从起点A出发,沿水平直线轨道运动L后,由B点进入半径为R的光滑竖直圆轨道,离开竖直圆轨道后继续在光滑平直轨道上运动到C点,并能越过壕沟.已知赛车质量m=1kg,通电后赛车以恒定的加速度开始运动,进入竖直轨道前受到阻力恒为0.3N,随后在运动中受到的阻力均可不记.图中L=10.00m,R=0.32m,h=1.25m,S=1.50m.问:要使赛车完成比赛,电动机的牵引力至少多大?(取g=10m/s2

正确答案

设赛车越过壕沟需要的最小速度为v1,由平抛运动的规律

S=v1t                         

h=gt2                        

解得 v1=S=3m/s                                     

设赛车恰好越过圆轨道,对应圆轨道最高点的速度为v2,最低点的速度为v3,由牛顿第二定律及机械能守恒定律

mg=m

mv32=mv22+mg(2R)

解得 v3==4m/s           

通过分析比较,赛车要完成比赛,在进入圆轨道前的速度最小应该是

vmin=4m/s                 

赛车作匀加速运动的加速度为a,

则:a==0.8m/s2

由牛顿第二定律得:F-f=ma,

F=f+ma=1.1N

答:电动机的牵引力至少1.1N

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简答题

作图题.

(1)一物体以某一初速度v沿粗糙斜面向上滑动,试在图(1)中作出物体在滑动过程中的受力示意图;

(2)物体沿一圆周从A点出发,沿逆时针方向运动到B点,试在图(2)中作出物体在此过程中的位移;

(3)一质点受到两个共点力F1、F2作用,现图(3)中给出了F1和它们的合力F,试在图(3)中作出F2

(4)甲质点在t=0时刻从O点右方2m处出发,向右做速度为0.5m/s的匀速直线运动,乙质点在t=1s时刻从O点出发,向右做速度为2m/s的匀速直线运动,规定向右为正方向,试在图(4)中作出两质点运动的s-t图.

正确答案

(1)物体向上滑行,受到重力、支持力与滑动摩擦力,

(2)位移是从初位置指向末位置的有向线段;

(3)根据力的平行四边形定则来作出两力的合力;

(4)两运动由于匀速直线运动,所以位移与时间的图象斜率表示速度的大小.

如下图所示:

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简答题

从离地面高H处以水平速度v0抛出一石块A,又在地面上某处以足够大的初速v0′竖直向上抛出一石块B,问当符合什么条件时,两石块才能在空中相碰.

正确答案

两石块在空间相遇应满足的条件为:

(1)A、B运动轨迹应在同一竖直平面内,且A的初速方向指向B所在的一侧;

(2)设B抛出点离A抛出点的水平距离为d,A的水平飞行距离s=v0,则必须有d<s=v0

(3)d满足上述条件且确定后,A、B抛出的时间还存在一个时间间隔△t.A抛出到相遇B用时为tA=.设B抛出到相遇A用时tB

由H-g(

d

v0

)2=v0tB-gt2B

可得:tB=±

△t=|tA-tB|=|±|•.

式中tA>tB,则表示A先抛出;

tA<tB,则表示A后抛出.

两个解则是由于B可在上升时与A相遇,也可以是B在下降时与A相遇.

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