- 动能和动能定理
- 共8888题
有两个质量都是m的小球a、b,以相同的速率v0在空中同一点分别竖直向上、竖直向下抛出,两球落到水平地面时( )
正确答案
解析
解:A、由动能定理得:mgh=EK-mv02,EK=mgh+
mv02,m、h、v0相同,因此落地动能相同,故A错误
B、在运动的过程中,只有重力做功,机械能守恒,它们的初位置和初速度都是相同的,所以它们的机械能相同,所以B正确;
C、重力做功W=mgh,只和小球初末位置的高度差有关,所以重力做功相同,所以B正确;
D、重力做功等于重力势能的改变量,故重力势能的改变量相同;故D错误;
故选:B.
在倾角α=53°的光滑斜面顶端有-个固定的档板,一根轻质细线将档板与质量m=2kg的物块(可视作质点)连接在一起,中间夹有一根压缩的轻质弹簧.斜面底端的半径R=1m的
光滑圆弧与斜面相切于B点,与倾角β=37°的足够长的传送带相切于D点,传送带以速度v=2m/s顺时针匀速转动,静止状态时物块与圆弧最低点C之间的高度差h=0.85m.将木板与物块间的细线剪断后物块滑到圆弧最低点C时对圆弧轨道的压力为N=60N.且物块沿着传送带上升的最高点为E点.若物块与传送带间的动摩擦因数μ=0.5.且物块滑上传送带后传送带仍保持速度不变,g=10m/s2,(sin37°=0.6)求:
(1)物块滑到C点时的速度?
(2)弹簧在推动物块过程中弹簧所释放的能量;
(3)物块在由D点运动到E点的过程中摩擦力对物块所做的功.
正确答案
解:(1)在C点由牛顿第二定律可知:
FN-mg=
代入数据解得:VC=
(2)从细绳剪短瞬间到到达C点由动能定理可知:
W+mgh=
W=-mgh+=
(3)由C到D由动能定理可知:
-mgR(1-cos37°)=
在而这速度相同前有:mgsin37°+μmgcos37°=ma1
在二者速度达到相同后有:mgsin37°-μmgcos37°=ma2
整个过程中磨擦力做功为:
W=-μmgcos37°•s1+μmgcos37°•s2
联立并代入数据解得:W=3.2J
答:(1)物块滑到C点时的速度为
(2)弹簧在推动物块过程中弹簧所释放的能量3J;
(3)物块在由D点运动到E点的过程中摩擦力对物块所做的功为3.2J
解析
解:(1)在C点由牛顿第二定律可知:
FN-mg=
代入数据解得:VC=
(2)从细绳剪短瞬间到到达C点由动能定理可知:
W+mgh=
W=-mgh+=
(3)由C到D由动能定理可知:
-mgR(1-cos37°)=
在而这速度相同前有:mgsin37°+μmgcos37°=ma1
在二者速度达到相同后有:mgsin37°-μmgcos37°=ma2
整个过程中磨擦力做功为:
W=-μmgcos37°•s1+μmgcos37°•s2
联立并代入数据解得:W=3.2J
答:(1)物块滑到C点时的速度为
(2)弹簧在推动物块过程中弹簧所释放的能量3J;
(3)物块在由D点运动到E点的过程中摩擦力对物块所做的功为3.2J
如图所示,有一足够长斜面,倾角α=37°,一小物块从斜面顶端A处由静止下滑,到B处后,受一与物体重力大小相等的水平向右恒力作用,物体最终停在C点(C点未画出).若AB=2.25m.物块与斜面间动摩擦因素μ=0.5,sin37°=0.6,cos37°=0.8,g=10m/s2.
求:(1)物体到达B点的速度多大?
(2)BC距离多大?
正确答案
解:(1)在AB段,根据动能定理:mgS1sin37°-μmgcos37°S1=
代入解得,物体到达B点速度为:v=3m/s
(2)在BC段,物块所受滑动摩擦力大小为:f2=μ(mgcos37°+Fsin37°).
由B到C过程,根据动能定理:mgS2sin37°-f2S2-FS2cos37°=0-
代入解得,BC间距离为:S2=0.5m.
答:(1)物体到达B点的速度是3m/s;(2)BC距离是0.5m.
解析
解:(1)在AB段,根据动能定理:mgS1sin37°-μmgcos37°S1=
代入解得,物体到达B点速度为:v=3m/s
(2)在BC段,物块所受滑动摩擦力大小为:f2=μ(mgcos37°+Fsin37°).
由B到C过程,根据动能定理:mgS2sin37°-f2S2-FS2cos37°=0-
代入解得,BC间距离为:S2=0.5m.
答:(1)物体到达B点的速度是3m/s;(2)BC距离是0.5m.
质量的金属小球从距水平面的光滑斜面上由静止开始释放,运动到A点时无能量损耗,水平面的粗糙平面,与半径为的光滑的半圆形轨道BCD相切于B点,其中圆轨道在竖直平面内,D为轨道的最高点,小球恰能通过最高点D,完成以下要求(g=10m/s2)
(1)小球运动到A点时的速度为多大?
(2)小球从A运动到B时摩擦阻力所做的功
(3)小球从B点飞出后落点E与A相距多少米?
正确答案
解(1)根据题意和图形可得;物体下落到A点时由动能定律得:
W=mgh=
所以vA=
(2)物体运动到D点时:F向=mg=
解得:vD==2m/s
当物体由B运动到D点时机械能守恒定律得:
v B==2
m/s
所以A到B时:Wμ==-1J
(3)物体从D点飞出后做平抛运动,故有:h=2R=
解得:t=═0.4s
水平位移xBE=vDt=0.8m
所以xAE=AB-xBE=1.2m
答:(1)小球运动到A点的速度为m/s;
(2)小球从A运动到B时摩擦阻力所做的功为-1J;
(3)小球从D点飞出后落点E与A相距1.2m
解析
解(1)根据题意和图形可得;物体下落到A点时由动能定律得:
W=mgh=
所以vA=
(2)物体运动到D点时:F向=mg=
解得:vD==2m/s
当物体由B运动到D点时机械能守恒定律得:
v B==2
m/s
所以A到B时:Wμ==-1J
(3)物体从D点飞出后做平抛运动,故有:h=2R=
解得:t=═0.4s
水平位移xBE=vDt=0.8m
所以xAE=AB-xBE=1.2m
答:(1)小球运动到A点的速度为m/s;
(2)小球从A运动到B时摩擦阻力所做的功为-1J;
(3)小球从D点飞出后落点E与A相距1.2m
如图是三个固定的光滑斜面,它们的高度相同,而倾角不同.让完全相同的三个小球分别沿三个斜面的顶端由静止同时释放,三小球分别沿斜面滑至底端,则以下说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、设高度为h,斜面的倾角为θ,
下滑过程中根据动能定理得:
mgh=Ek=,
解得Ek=mgh
v=,
达到斜面底端动能相同,速度方向沿斜面向下,由于倾角不同,所以速度方向不同,故A正确,C错误;
B、斜面的长度L=,
根据牛顿第二定律,有:mgsinθ=ma,解得a=gsinθ,
根据L=解得:t=
,由于斜面坡角不同,所以加速度不同,运动的时间也不同,故BD错误
故选:A
两个水平方向、大小相等的力F1和F2分别作用于质量相等的甲、乙两个物体上,跟甲物体的接触面间是摩擦而跟乙物体的接触面间是光滑.若它们由静止开始在力F1和F2的作用下运动同样的位移s,F1对甲做的功为W1,F2对乙做的功为W2,甲获得的速度大小为v1,乙获得的速度大小为v2,以下关系正确的是( )
正确答案
解析
解:根据W=Fs得,拉力大小相等,位移大小相等,则拉力做功相等,即W1=W2,
当水平面粗糙时,根据动能定理有:,
当水平面光滑时,根据动能定理有:.
通过两式比较可知,v1<v2.故D正确,A、B、C错误.
故选:D.
如图所示为修建高层建筑常用的塔式起重机.起重机保持恒定的功率将一质量为m的重物由静止开始将其竖直向上吊起,当重物上升的高度为h时,重物以vm开始匀速运动.重力加速度为g,摩擦及空气阻力忽略不计.求:
(1)起重机输出的功率.
(2)重物由静止开始上升h高度所需要的时间.
正确答案
解:(1)重物匀速运动时,牵引力 F=mg
起重机输出的功率 P=Fvm=mgvm
(2)设重物由静止开始上升h高度的时间为t,由动能定理,有:
得
答:
(1)起重机输出的功率为mgvm;
(2)重物由静止开始上升h高度所需要的时间为+
.
解析
解:(1)重物匀速运动时,牵引力 F=mg
起重机输出的功率 P=Fvm=mgvm
(2)设重物由静止开始上升h高度的时间为t,由动能定理,有:
得
答:
(1)起重机输出的功率为mgvm;
(2)重物由静止开始上升h高度所需要的时间为+
.
如图所示,弧形轨道的下端与半径为R的圆轨道平滑连接.现在使小球从弧形轨道上端距地面2R的A点由静止滑下,进入圆轨道后沿圆轨道运动,轨道摩擦不计.试求:
(1)小球到达圆轨道最低点B时的速度大小;
(2)小球在最低点B时对轨道的压力大小;
(3)小球在某高处脱离圆轨道后能到达的最大高度.
正确答案
解:(1)小球从A到B的过程中,
由动能定理得:
解得:
(2)在B点,由牛顿第二定律得:
解得:NB=5mg
(3)设小球在C点(OC与竖直方向的夹角为θ)脱离圆轨道,
则在C点有:
小球从A到C的过程中,
由机械能守恒定律得:
由③④解得:
设小球离开圆轨道后能到达的最大高度h处为D点,
从A到D点的过程中,由机械能守恒定律得:
解得:;
答:(1)小球到达圆轨道最低点B时的速度大小;
(2)小球在最低点B时对轨道的压力大小5mg;
(3)小球在某高处脱离圆轨道后能到达的最大高度:.
解析
解:(1)小球从A到B的过程中,
由动能定理得:
解得:
(2)在B点,由牛顿第二定律得:
解得:NB=5mg
(3)设小球在C点(OC与竖直方向的夹角为θ)脱离圆轨道,
则在C点有:
小球从A到C的过程中,
由机械能守恒定律得:
由③④解得:
设小球离开圆轨道后能到达的最大高度h处为D点,
从A到D点的过程中,由机械能守恒定律得:
解得:;
答:(1)小球到达圆轨道最低点B时的速度大小;
(2)小球在最低点B时对轨道的压力大小5mg;
(3)小球在某高处脱离圆轨道后能到达的最大高度:.
如图所示,倾角为θ的斜面体固定在水平面上,质量为m的小物块A放在斜面上(斜面足够长),恰能沿斜面匀速下滑;现小物块A从斜面底端以与斜面平等的初速v0向上运动,不计空气阻力,求:
(1)小物块A与斜面间的动摩擦因数;
(2)小物块A沿斜面向上滑行的最大距离与时间.
正确答案
解:(1)A沿斜面匀速下滑,设与斜面间的动摩擦因数为μ,
因为匀速,由平衡条件,mgsinθ=μmgcosθ
解得μ=tanθ.
(2)A在斜面上滑,设最大距离为x,上滑时加速度为a,时间为t,
根据动能定理得,,
解得.
由牛顿第二定律得:-mgsinθ-μmgcosθ=ma
解得a=-2gsinθ,
由运动学公式0=v0+at
解得t=.
答:(1)小物块A与斜面间的动摩擦因数为tanθ;
(2)小物块A沿斜面向上滑行的最大距离为,运动的时间为
.
解析
解:(1)A沿斜面匀速下滑,设与斜面间的动摩擦因数为μ,
因为匀速,由平衡条件,mgsinθ=μmgcosθ
解得μ=tanθ.
(2)A在斜面上滑,设最大距离为x,上滑时加速度为a,时间为t,
根据动能定理得,,
解得.
由牛顿第二定律得:-mgsinθ-μmgcosθ=ma
解得a=-2gsinθ,
由运动学公式0=v0+at
解得t=.
答:(1)小物块A与斜面间的动摩擦因数为tanθ;
(2)小物块A沿斜面向上滑行的最大距离为,运动的时间为
.
(2015秋•西城区期末)如图1所示,一根轻质弹簧上端固定在天花板上,下端挂一小球(可视为质点),弹簧处于原长时小球位于O点.将小球从O点由静止释放,小球沿竖直方向在OP之间做往复运动,如图2所示.小球运动过程中弹簧始终处于弹性限度内.不计空气阻力,重力加速度为g.
(1)在小球运动的过程中,经过某一位置A时动能为Ek1,重力势能为EP1,弹簧弹性势能为E弹1,经过另一位置B时动能为Ek2,重力势能为EP2,弹簧弹性势能为E弹2.请根据功是能量转化的量度,证明:小球由A运动到B 的过程中,小球、弹簧和地球组成的物体系统机械能守恒;
(2)已知弹簧劲度系数为k.以O点为坐标原点,竖直向下为x轴正方向,建立一维坐标系O-x,如图2所示.
a.请在图3中画出小球从O运动到P的过程中,弹簧弹力的大小F随相对于O点的位移x变化的图象.根据F-x图象求:小球从O运动到任意位置x的过程中弹力所做的功W,以及小球在此位置时弹簧的弹性势能E弹;
b.已知小球质量为m.求小球经过OP中点时瞬时速度的大小v.
正确答案
解:(1)设重力做的功为WG,弹力做的功为W弹
根据动能定理得 WG+W弹=Ek2-Ek1
由重力做功与重力势能的关系 WG=Ep1-Ep2
由弹力做功与弹性势能的关系 W弹=E弹1-E弹2
联立以上三式可得 Ek1+Ep1+E弹1=Ek2+Ep2+E弹2;
(2)a.F-x图象如右图所示
图中的图线和x轴围成的面积表示功的大小
所以弹力做功为 W=-
由弹力做功与弹性势能的关系 W弹=0-E弹
解得 E弹=
b.小球由O点到OP中点,根据动能定理得:
mgx-=
-0
小球由O点到P点,根据机械能守恒定律得:
mg•2x=
解得 v=g
答:
(1)证明见上.
(2)a、小球从O运动到任意位置x的过程中弹力所做的功W是-,以及小球在此位置时弹簧的弹性势能E弹是
.
b.已知小球质量为m.小球经过OP中点时瞬时速度的大小v是g.
解析
解:(1)设重力做的功为WG,弹力做的功为W弹
根据动能定理得 WG+W弹=Ek2-Ek1
由重力做功与重力势能的关系 WG=Ep1-Ep2
由弹力做功与弹性势能的关系 W弹=E弹1-E弹2
联立以上三式可得 Ek1+Ep1+E弹1=Ek2+Ep2+E弹2;
(2)a.F-x图象如右图所示
图中的图线和x轴围成的面积表示功的大小
所以弹力做功为 W=-
由弹力做功与弹性势能的关系 W弹=0-E弹
解得 E弹=
b.小球由O点到OP中点,根据动能定理得:
mgx-=
-0
小球由O点到P点,根据机械能守恒定律得:
mg•2x=
解得 v=g
答:
(1)证明见上.
(2)a、小球从O运动到任意位置x的过程中弹力所做的功W是-,以及小球在此位置时弹簧的弹性势能E弹是
.
b.已知小球质量为m.小球经过OP中点时瞬时速度的大小v是g.
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