- 动能和动能定理
- 共8888题
如图所示,某物块(可看成质点)从A点沿竖直光滑的
圆弧轨道,由静止开始滑下,圆弧轨道的半径R=0.25m,末端B点与水平传送带相切,物块由B点滑上粗糙的传送带.若传送带静止,物块滑到传送带的末端C点后做平抛运动,落到水平地面上的D点,已知C点到地面的高度H=20m,C点到D点的水平距离为X1=4m,g=10m/s2.求:
(1)物块滑到C点时速度的大小;
(2)若传送带顺时针匀速转动,且物块最后的落地点到C点水平距离不随传送带转动速度变化而改变.试讨论传送带转动速度的范围.
正确答案
解:(1)从C到D做平抛运动,竖直方向有:H=gt2,代入数据解得:t=2s,
水平方向上有:x1=v1t,代入数据解得:v1=2m/s;
(2)从A到B,由动能定理得:mgR=mv22-0,代入数据解得:v2=
m/s,
要求落点不随传送带的速度改变而改变,则物块一直处于加速或者减速
若物体在传送带上一直减速,则传送带的速度v≤v1=2m/s,
若物体在传送带上一直加速,到C点时速度为v3,由运动学规律有:
v12-v22=-2as,v32-v22=2as,代入数据解得:v3=m/s,
则传送带的速度v≥m/s;
答:(1)物块滑到C点时速度的大小为2m/s;
(2)论传送带转动速度的范围是:v≥m/s.
解析
解:(1)从C到D做平抛运动,竖直方向有:H=gt2,代入数据解得:t=2s,
水平方向上有:x1=v1t,代入数据解得:v1=2m/s;
(2)从A到B,由动能定理得:mgR=mv22-0,代入数据解得:v2=
m/s,
要求落点不随传送带的速度改变而改变,则物块一直处于加速或者减速
若物体在传送带上一直减速,则传送带的速度v≤v1=2m/s,
若物体在传送带上一直加速,到C点时速度为v3,由运动学规律有:
v12-v22=-2as,v32-v22=2as,代入数据解得:v3=m/s,
则传送带的速度v≥m/s;
答:(1)物块滑到C点时速度的大小为2m/s;
(2)论传送带转动速度的范围是:v≥m/s.
质量为m的子弹水平击中质量为M的木块而留在其中,甲、乙两同学分别画出了如图所示的示意图,若子弹射入木块的时间极短,则( )
正确答案
解析
解:在子弹射入木块的瞬间,子弹与木块间的摩擦力远远大于木块与地面间的摩擦力,故地面光滑与粗糙效果相同;
子弹和木块构成一系统,在水平方向上合外力为零,在水平方向上动量守恒,规定向右为正方向,设子弹与木块的共同速度为v,
根据动量守恒定律有:mv0=(m+M)v
木块在水平面上滑行的距离为s,子弹射入并穿出木块的过程中对木块运用动能定理得:fs=Mv2=
根据能量守恒定律得:Q=fd=mv02-
(M+m)v2=
所以Q=fd>fs,即d>s,不论速度、质量大小关系如何,乙图正确;故ABC错误,D正确;
故选:D.
关于动能,下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、动能就是物体由于运动而具有的能量,是普遍存在的机械能中的一种基本形式,凡是运动的物体都有动能,所以A正确.
B、物体的动能是没有方向的,它是标量,速度v是物体相对参考平面的速度,所以B错误.
C、对于一定质量的物体,动能变化时,速度一定变化的,但速度变化时,动能不一定变化,所以C正确
D、动能不变的物体,可以是物体速度的大小不变,但速度的方向可以变化,比如匀速圆周运动,此时的物体并不一定是受力平衡状态,所以D错误.
故选:AC
质量为5g和10g的两个小球,如果它们的速度相等,它们的动能之比是______;如果它们的动能相等,它们的速度之比是______.
正确答案
1:2
:1
解析
解:质量为5g和10g的两个小球,如果它们的速度相等,它们的动能之比是:
Ek1:EK2==m1:m2=1:2
如果它们的动能相等,它们的速度之比是:
v1:v2=:
=
:
=
:1
故答案为:1:2,:1.
如图所示,与水平面夹角为锐角的斜面底端A向上有三个等间距点B、C,即AB=BC=CD,D点距水平面高为h.小滑块以初速从A点出发,沿斜面向上运动.若斜面光滑,则滑块到达D位置时速度为零;若斜面AB部分与滑块有处处相同的摩擦,其余部分光滑,则滑块上滑到C位置时速度为零,然后下滑.已知重力加速度为g,则在AB有摩擦的情况下( )
正确答案
解析
解:A、若无摩擦,则从A到D由动能定理可知mgh=
若AB粗糙则:在上滑过程中,由动能定理可得
解得
在上滑过程中和下滑过程中摩擦力做功相同,即为-,故A错误;
B、滑块从B位置返回到A位置的过程中,重力做功为,摩擦力做功为-
,总功为0,故动能变化为零,故B正确;
C、从C到B的过程中,只有重力做功,故,故C正确;
D、在整个过程中,摩擦力做功为,故返回到达A时的动能为
,故D正确;
故选:BCD
如图所示,为了节省能量,站台的路轨建得比正常的路轨高些,车辆进站时上坡,出站时下坡,水平站台的路轨BC全长为L,比正常路轨高出h,规定所有进出站台的机车进站时到达坡底A的速度均为v0,并在A处关闭动力滑行进站,机车在坡道和站台上无动力滑行时所受路轨的摩擦阻力均为正压力的k倍,忽略机车长度,路轨在A、B、C处均为平滑连接,已知机车的质量为m.
(1)求机车关闭动力后沿坡道从A点滑行到B点时,克服路轨的摩擦阻力所做的功与坡道AB的水平距离x之间的关系;
(2)若机车在A点关闭动力后滑行,刚好能停在水平站台C点,求坡道AB的水平距离x1;
(3)若机车不制动的条件下,为确保安全运行,机车应停在B、C之间,则设计站台时坡道A、B的水平距离x必须控制在什么范围?
正确答案
解:(1)设斜面倾角为θ,AB的长度为s,
机车在坡道上受到的支持力:FN=mgcosθ,
受到的阻力:Ff=kFN=kmgcosθ,
克服摩擦阻力做功:
W克=Ffs=kmgscosθ=kmgx;
(2)当机车刚好停在C点时,
由动能定理得:,
解得:;
(3)x越大,机车在坡道上克服阻力做功越多,在站台上的停车点越靠近B点.
当机车刚好停在B点时有x2,由动能定理得:,
解得:,
所以站台坡道AB间的水平距离需满足:;
答:(1)克服路轨摩擦阻力所做的功与坡道AB的水平距离x之间的关系为:W克=kmgx;
(2)坡道AB的水平距离:;
(3)在不使用制动的条件下,为确保安全运行,站台坡道AB的水平距离范围为.
解析
解:(1)设斜面倾角为θ,AB的长度为s,
机车在坡道上受到的支持力:FN=mgcosθ,
受到的阻力:Ff=kFN=kmgcosθ,
克服摩擦阻力做功:
W克=Ffs=kmgscosθ=kmgx;
(2)当机车刚好停在C点时,
由动能定理得:,
解得:;
(3)x越大,机车在坡道上克服阻力做功越多,在站台上的停车点越靠近B点.
当机车刚好停在B点时有x2,由动能定理得:,
解得:,
所以站台坡道AB间的水平距离需满足:;
答:(1)克服路轨摩擦阻力所做的功与坡道AB的水平距离x之间的关系为:W克=kmgx;
(2)坡道AB的水平距离:;
(3)在不使用制动的条件下,为确保安全运行,站台坡道AB的水平距离范围为.
如图所示,半径R=1.0m的光滑圆弧轨道固定在竖直平面内,轨道的一个端点B和圆心O的连线与水平方向间的夹角θ=37°,另一端点C为轨道的最低点.C点右侧的水平路面上紧挨C点放置一木板,木板质量M=1kg,上表面与C点等高.质量m=1kg的物块(可视为质点)从空中A点以v0=1.2m/s的速度水平抛出,恰好从轨道的B端沿切线方向进入轨道.已知物块与木板间的动摩擦因数μ1=0.2,木板与路面间的动摩擦因数μ2=0.05,取g=10m/s2.(sin37°=0.6,cos37°=0.8)试求:
(1)物块经过B端时速度的大小;
(2)物块经过轨道上的C点时对轨道的压力大小;
(3)若木板足够长,请问从开始平抛至最终木板、物块都静止,整个过程产生的热量是多少?
正确答案
解:(1)根据末速度和竖直方向的夹角为θ,根据运动的分解知
(2)从B到C应用动能定理
得vC=6m/s
在C点:
得F=46N
由牛顿第三定律知所以物块经过圆轨道上的C点时对轨道的压力为46N;
(3)从A到C过程中无能量损失,所以整个过程产生的热量就是从C到最终木板、物块都静止这一过程中产生的热量,
即应用能量守恒定律得:
答:(1)物块经过B端时速度的大小为2m/s;
(2)物块经过轨道上的C点时对轨道的压力大小46N;
(3)若木板足够长,从开始平抛至最终木板、物块都静止,整个过程产生的热量是18J.
解析
解:(1)根据末速度和竖直方向的夹角为θ,根据运动的分解知
(2)从B到C应用动能定理
得vC=6m/s
在C点:
得F=46N
由牛顿第三定律知所以物块经过圆轨道上的C点时对轨道的压力为46N;
(3)从A到C过程中无能量损失,所以整个过程产生的热量就是从C到最终木板、物块都静止这一过程中产生的热量,
即应用能量守恒定律得:
答:(1)物块经过B端时速度的大小为2m/s;
(2)物块经过轨道上的C点时对轨道的压力大小46N;
(3)若木板足够长,从开始平抛至最终木板、物块都静止,整个过程产生的热量是18J.
(2015秋•吉林校级月考)把质量为3.0kg的石块,从高30m的某处,以5.0m/s的速度向斜上方抛出,(g取10m/s2),
(1)不计空气阻力,求石块落地时的速率.
(2)若石块在运动过程中克服空气阻力做了73.5J的功,石块落地时的速率又为多少?
正确答案
解:不计空气阻力时,设石块落地时的速率为v1.根据动能定理得:
mgh=
代入数据得:v1=25m/s.
若有空气阻力时,设石块落地时的速率为v2.根据动能定理得:
mgh-W阻=
代入数据解得:v2=24m/s
答:(1)不计空气阻力,石块落地时的速率为25m/s.
(2)若石块在运动过程中克服空气阻力做了73.5J的功,石块落地时的速率为24m/s.
解析
解:不计空气阻力时,设石块落地时的速率为v1.根据动能定理得:
mgh=
代入数据得:v1=25m/s.
若有空气阻力时,设石块落地时的速率为v2.根据动能定理得:
mgh-W阻=
代入数据解得:v2=24m/s
答:(1)不计空气阻力,石块落地时的速率为25m/s.
(2)若石块在运动过程中克服空气阻力做了73.5J的功,石块落地时的速率为24m/s.
在下面列举的各个实例中,哪个情况动能一定是增大的( )
正确答案
解析
解:A、跳伞运动员在空气中匀速下落时,速度不变,则由EK=mV2可知,运动员动能不变,A错误;
B、不计空气阻力,水平抛出的手榴弹在空中做平抛运动,手榴弹速度不断增加,由EK=mV2可知,动能不断增大,B正确;
C、物体在拉力作用下沿着光滑的斜面匀速上升时,速度不变,由EK=mV2可知,物体动能不变,C错误;
D、小球碰到弹簧上把弹簧压缩及又被弹簧弹回来的过程中,小球的速度先减小后增大,由EK=mV2可知,小球动能先减小后增大,D错误.
故选:B
如图所示,光滑斜面的顶端固定一弹簧,一物体质量为m,向右滑行,并冲上固定在地面上的斜面.设物体在斜面最低点A的速度为v,压缩弹簧至C点时弹簧最短,C点距地面高度为h,则从A到C的过程中弹簧弹力做功是( )
正确答案
解析
解:小球从A到C过程中,重力和弹力对小球做负功,由于支持始终与位移垂直,故支持力不做功,由动能定理可得:
WG+WF=0-mv2,
其中:WG=-mgh,
解得:
WF=mgh-mv2,
故A正确.
故选:A.
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