- 动能
- 共2155题
如图所示,在粗糙水平台阶上放置一质量m=0.5kg的小物块,它与水平台阶间的动摩擦因数μ=0.5,与台阶边缘O点的距离s=5m.在台阶右侧固定一个
光滑圆弧挡板,圆弧半径R=1m,圆弧的圆心也在O点.现用F=5N的水平恒力拉动小物块,一段时间后撤去拉力F,小物块最终水平抛出并击中挡板.(已知:sin37°=0.6,cos37°=0.8,取g=10m/s2)
(1)若小物块恰能击中挡板上的P点(OP与水平方向夹角为37°),求其离开O点时的速度v的大小;
(2)为使小物块击中挡板,求拉力F作用的最短时间t;
(3)若小物块击中挡板上的P点后速度马上变为0,求小物块滑到O点正下方的Q点时对挡板的压力FN的大小.
正确答案
解:(1)小物块由O点到P点做平抛运动,
水平方向上:x=vt=Rcos37°
竖直方向上:
解得:
(2)为使小物块击中档板,小物块必须能运动到O点.
F-μmg=ma1
力F撤去后在摩擦力作用下做匀减速运动有:
μmg=ma
匀加速运动的位移
匀减速运动的位移
又x1+x2=s
由以上各式解得作用时间为t=1s
(3)从P向Q运动时只有重力做功,由动能定理有:
根据牛顿第二定律知在Q点有:
由两式解得:FN=9N
有牛顿第三定律得:小物块对挡板的压力为
答:(1)若小物块恰能击中挡板上的P点(OP与水平方向夹角为37°),其离开O点时的速度v的大小为m/s;
(2)为使小物块击中挡板,拉力F作用的最短时间t为1s;
(3)若小物块击中挡板上的P点后速度马上变为0,小物块滑到O点正下方的Q点时对挡板的压力FN的大小为9N.
解析
解:(1)小物块由O点到P点做平抛运动,
水平方向上:x=vt=Rcos37°
竖直方向上:
解得:
(2)为使小物块击中档板,小物块必须能运动到O点.
F-μmg=ma1
力F撤去后在摩擦力作用下做匀减速运动有:
μmg=ma
匀加速运动的位移
匀减速运动的位移
又x1+x2=s
由以上各式解得作用时间为t=1s
(3)从P向Q运动时只有重力做功,由动能定理有:
根据牛顿第二定律知在Q点有:
由两式解得:FN=9N
有牛顿第三定律得:小物块对挡板的压力为
答:(1)若小物块恰能击中挡板上的P点(OP与水平方向夹角为37°),其离开O点时的速度v的大小为m/s;
(2)为使小物块击中挡板,拉力F作用的最短时间t为1s;
(3)若小物块击中挡板上的P点后速度马上变为0,小物块滑到O点正下方的Q点时对挡板的压力FN的大小为9N.
如图所示,设质量为m的物体在空中做斜抛运动,在高度为h1的Q处运动速度为v1,在高度为h2的R处运动速度为v2,试由动能定理推导出物体在Q处的机械能等于物体在R处的机械能.(取水平面ab为重力势能的参考平面)
正确答案
解:研究质量为m的物体,分析物体受力:物体在运动中只受重力作用.
根据动能定理W=△Ek,且重力做功与路径无关.
有:mg(h1-h2)=m
-
m
整理,有:mgh1+m
=mgh2+
mv
由上式可知:物体在Q处的动能与势能之和等于物体在R处的动能与势能之和,
即:物体在Q处的机械能等于物体在R处的机械能;
答:证明如上.
解析
解:研究质量为m的物体,分析物体受力:物体在运动中只受重力作用.
根据动能定理W=△Ek,且重力做功与路径无关.
有:mg(h1-h2)=m
-
m
整理,有:mgh1+m
=mgh2+
mv
由上式可知:物体在Q处的动能与势能之和等于物体在R处的动能与势能之和,
即:物体在Q处的机械能等于物体在R处的机械能;
答:证明如上.
在反恐演习中,某一特警队员从悬停在离地面高度为1020m的直升飞机上由静止跳下,跳离飞机一段时间后打开降落伞.特警队员打开伞后运动的速度图线如图a所示,最终匀速落地(一直竖直下落).设伞所受阻力f与速度v2成正比,即f=kv2.人和其它设备的阻力可以忽略不计.已知人与设备的总质量为100kg,g取10m/s2.
(1)打开降落伞前人下落的距离为多大?
(2)求阻力系数k和打开伞瞬间的加速度a各为多大?
(3)求从打开降落伞到落地的全过程中,空气对人和设备的作用力所做的总功?
正确答案
解:(1)由图象可知,打开降落伞时,速度v0=20m/s,
打开降落伞前人做自由落体运动,由匀变速运动的速度位移公式得:
下落高度为:h==
=20m;
(2)由图象可知,当速度v=10m/s时,特警队员做匀速运动,
由平衡条件得:kv2=mg,k==
=10N•m/s,
由牛顿第二定律得,打开伞的瞬间,加速度:
a=
代入数据得:a=30m/s2,方向竖直向上;
(3)从打开降落伞到落地整个过程中,由动能定理得:
mg(H-h)-W=mv2-
mv02,
代入数据解得:W=1.015×106J;
答:(1)打开降落伞前人下落的距离为20m;
(2)求阻力系数k为10N•m/s,打开伞瞬间的加速度a的大小为30m/s2,方向竖直向上;
(3)空气对人和设备的作用力所做的总功为1.015×106J.
解析
解:(1)由图象可知,打开降落伞时,速度v0=20m/s,
打开降落伞前人做自由落体运动,由匀变速运动的速度位移公式得:
下落高度为:h==
=20m;
(2)由图象可知,当速度v=10m/s时,特警队员做匀速运动,
由平衡条件得:kv2=mg,k==
=10N•m/s,
由牛顿第二定律得,打开伞的瞬间,加速度:
a=
代入数据得:a=30m/s2,方向竖直向上;
(3)从打开降落伞到落地整个过程中,由动能定理得:
mg(H-h)-W=mv2-
mv02,
代入数据解得:W=1.015×106J;
答:(1)打开降落伞前人下落的距离为20m;
(2)求阻力系数k为10N•m/s,打开伞瞬间的加速度a的大小为30m/s2,方向竖直向上;
(3)空气对人和设备的作用力所做的总功为1.015×106J.
以20m/s的速度行驶的汽车突然制动.假设汽车制动阻力恒定,且与汽车的重力大小相等.它还能继续运动的距离约为( )
正确答案
解析
解:根据牛顿第二定律得:a==10m/s2.
则有:x=.
故选:B.
如图所示,通风机通过墙上的小洞,将一质量为m的小物体水平吹出去,初速度为v0,但由于墙外的风力和重力的作用,经过时间t,物体下落了一段距离后,其速度大小仍为v0,但方向却与初速度的方向相反,如果以初速度的方向为正方向,那么,下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:以初速度的方向为正方向
A、速度变化量为△v=-v0-v0=-2v0,故A错误
B、速度变化率为,故B错误;
C、动能变化量为=0,故C错误
D、合外力做的功为W==0,故D正确
故选:D
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