- 动能
- 共2155题
如图,一个质量为m=0.6kg 的小球以某一初速度v0=2m/s从P点水平抛出,从粗糙圆弧ABC的A点的切线方向进入(不计空气阻力,进入圆弧时无机械能损失)且恰好沿圆弧通过最高点C,已知圆弧的半径R=0.3m,θ=60 0,g=10m/s2.试求:
(1)小球到达A点时的速度vA的大小;
(2)P点与A点的竖直高度H;
(3)小球从圆弧A点运动到最高点C的过程中克服摩擦力所做的功W.
正确答案
解:(1)小球恰好从圆弧ABC的A点的切线方向进入圆弧,则小球到A点的速度与水平方向的夹角为θ,所以:
(2)vy=vAsinθ=4×m/s=2
m/s
由平抛运动的规律得:vy2=2gh
带入数据解得:h=0.6m
(3)物体刚好过C点,则有:mg=m
A到C的运动过程中,运用动能定理得:
联立并代入数据得:W=1.2J
(1)小球到达A点时的速度vA的大小为4m/s;
(2)P点与A点的竖直高度H为0.6m;
(3)小球从圆弧A点运动到最高点C的过程中克服摩擦力所做的功W为1.2J.
解析
解:(1)小球恰好从圆弧ABC的A点的切线方向进入圆弧,则小球到A点的速度与水平方向的夹角为θ,所以:
(2)vy=vAsinθ=4×m/s=2
m/s
由平抛运动的规律得:vy2=2gh
带入数据解得:h=0.6m
(3)物体刚好过C点,则有:mg=m
A到C的运动过程中,运用动能定理得:
联立并代入数据得:W=1.2J
(1)小球到达A点时的速度vA的大小为4m/s;
(2)P点与A点的竖直高度H为0.6m;
(3)小球从圆弧A点运动到最高点C的过程中克服摩擦力所做的功W为1.2J.
如图是某缓冲装置,劲度系数足够大的轻质弹簧与直杆相连,直杆可在固定的槽内移动,与槽间的滑动摩擦力恒为f,直杆质量不可忽略.一质量为m的小车以速度v0撞击弹簧,最终以速度v弹回.直杆足够长,且直杆与槽间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,不计小车与地面的摩擦.则( )
正确答案
解析
解:A、小车在向右运动的过程中,弹簧的形变量若始终小于x=时,直杆和槽间无相对运动,小车被弹回时速度υ一定等于υ0;若形变量等于x=
时,杆和槽间出现相对运动,克服摩擦力做功,小车的动能减小,所以小车被弹回时速度υ一定小于υ0,A错误;
B、整个过程应用动能定理:fs=△EK,直杆在槽内移动的距离s=(
mv02-
mv2),B正确;
C、直杆在槽内向右运动时,开始小车速度比杆的大,所以不可能与直杆始终保持相对静止,C错误;
D、当弹力等于最大静摩擦力时杆即开始运动,此时车的速度大于杆的速度,弹簧进一步被压缩,弹簧的弹力大于最大静摩擦力,D正确;
故选:BD.
如图所示,一质量为M=4.0kg的平板车静止在粗糙水平地面上,其右侧某位置有一障碍物A,一质量为m=2.0kg可视为质点的滑块,以v0=10m/s的初速度从左端滑上平板车,同时对平板车施加一水平向右的恒力F使平板车向右做加速运动.
当滑块运动到平板车的最右端时,二者恰好相对静止,此时撤去恒力F,小车在地面上继续运动一段距离L=4m后与障碍物A相碰.碰后,平板车立即停止运动,滑块水平飞离平板车后,恰能无碰撞地沿圆弧切线从B点切入光滑竖直圆弧轨道,并沿轨道下滑,测得通过C点时对轨道的压力为86N.已知滑块与平板车间的动摩擦因数μ1=0.5、平板车与地面间μ2=0.2,圆弧半径为R=1.0m,圆弧所对的圆心角∠BOD=θ=106°.取g=10m/s2,sin53°=0.8,cos53°=0.6.求:
试求:(1)AB之间的距离;(2)作用在平板车上的恒力F大小及平板车的长度.
正确答案
解:对小物块在C点由牛顿第二定律得,
,
代入数据解得.
从B到C,由动能定理有:
,
代入数据解得vB=5m/s,
在B点,由几何关系有:vy=vBsin53°=5×0.8m/s=4m/s,
v=vBcos53°=5×0.6m/s=3m/s.
从A到B,设小物块作平抛运动的时间为t,则有:
vy=gt得,t=,
则AB之间的水平距离x=vt=3×0.4m=1.2m.
(2)设物块与平板车达共同速度v共后,物块与平板车一起向右减速滑行,设此过程加速度大小为a,则:
=2m/s2.
,
代入数据解得v共=5m/s.
对物块,冲上平板车后做加速度大小为a1的匀减速运动,对平板车,物块冲上后做加速度大小为a2的匀加速运动,经时间t1达共同速度v共.
依题意对小物块有:
,
v共=v0-a1t1,代入数据解得t1=1s.
对平板车:v共=a2t1,解得,
F+μ1mg-μ2(M+m)g=Ma2,
代入数据解得F=22N.
小物块的位移:,
平板车的位移:,
所以小车的长度L=x物-x车=7.5-2.5m=5m.
答:(1)AB之间的距离为1.2m;
(2)作用在平板车上的恒力F大小为22N,平板车的长度为5m.
解析
解:对小物块在C点由牛顿第二定律得,
,
代入数据解得.
从B到C,由动能定理有:
,
代入数据解得vB=5m/s,
在B点,由几何关系有:vy=vBsin53°=5×0.8m/s=4m/s,
v=vBcos53°=5×0.6m/s=3m/s.
从A到B,设小物块作平抛运动的时间为t,则有:
vy=gt得,t=,
则AB之间的水平距离x=vt=3×0.4m=1.2m.
(2)设物块与平板车达共同速度v共后,物块与平板车一起向右减速滑行,设此过程加速度大小为a,则:
=2m/s2.
,
代入数据解得v共=5m/s.
对物块,冲上平板车后做加速度大小为a1的匀减速运动,对平板车,物块冲上后做加速度大小为a2的匀加速运动,经时间t1达共同速度v共.
依题意对小物块有:
,
v共=v0-a1t1,代入数据解得t1=1s.
对平板车:v共=a2t1,解得,
F+μ1mg-μ2(M+m)g=Ma2,
代入数据解得F=22N.
小物块的位移:,
平板车的位移:,
所以小车的长度L=x物-x车=7.5-2.5m=5m.
答:(1)AB之间的距离为1.2m;
(2)作用在平板车上的恒力F大小为22N,平板车的长度为5m.
如图所示,倾角θ=37°的斜面底端B平滑连接着半径r=0.40m的竖直光滑圆轨道.质量m=0.50kg的小物块,从距地面h处沿斜面由静止开始下滑,小物块与斜面间的动摩擦因数μ=0.25,已知sin37°=0.6,cos37°=0.8,g=10m/s2.要使物块能运动到圆轨道的最高点A,问物块距地面的高度h应满足什么条件?
正确答案
解:设物体从h处沿斜面由静止开始下滑到达斜面底端B时的速度为v,由动能定理有:
假设物块能运动到圆轨道的最高点A,设速度为vA,A点受到圆轨道的压力为N,由机械能守恒定律得:
在最高点A时,由牛顿第二定律得:
要使物块能运动到圆轨道的最高点A,须满足 N≥0
代入数据解得:h≥1.5m
答:物块距地面的高度h应满足h≥1.5m
解析
解:设物体从h处沿斜面由静止开始下滑到达斜面底端B时的速度为v,由动能定理有:
假设物块能运动到圆轨道的最高点A,设速度为vA,A点受到圆轨道的压力为N,由机械能守恒定律得:
在最高点A时,由牛顿第二定律得:
要使物块能运动到圆轨道的最高点A,须满足 N≥0
代入数据解得:h≥1.5m
答:物块距地面的高度h应满足h≥1.5m
一个质量为m=2kg的铅球从离地面H=2m高处自由落下,落入沙坑中h=5cm深处,如图所示,则沙子对铅球的平均阻力f=______N.(g取10m/s2)
正确答案
820
解析
解:对铅球,在整个运动过程中,由动能定理得:
mg(H+h)-fh=0-0,解得:f==
=820N;
故答案为:820.
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