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题型:简答题
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简答题

一弹性小球自h0=5m高处自由落下,当它与水平地面每碰撞一次后,速度减小到碰撞前的7/9倍,不计每次碰撞时间,g取10m/s2。计算小球从开始下落到停止运动所经时间t和通过的总路程s。

正确答案

20.3m,8s

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题型:简答题
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简答题

如图所示,小洁将小球甲从空中A点以=3m/s的速度竖直向下抛出,同时小明将另一小球乙从A点正下方H=10m的B点以=4m/s的速度水平抛出,不计空气阻力,B点离地面足够高,求两球在空中的最短距离。

正确答案

解:经过时间t,甲做竖直下抛运动的位移为:

乙在竖直方向做自由落体运动的位移为:

两球在竖直方向的距离为:

乙在水平方向的位移,即两球在水平方向的距离为:

所以,两球之间的距离为:

联立以上各式解得:

当t=1.2s时,两球之间最短距离为=8m。

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题型:简答题
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简答题

如图所示,小球Q在竖直平面内做匀速圆周运动,当Q球转到图示位置时,有另一小球P在距圆周最高点为h处开始自由下落,要使两球在圆周的最高点相碰,则Q球的角速度满足什么条件?

正确答案

解:小球P运动的时间为t,则有:

即:

Q运动到最高点的可能时间为:

由于,解得角速度:(n=0,1,2,3…)。

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题型:简答题
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简答题

月球质量是地球质量的,月球半径是地球半径的,在距月球表面56m高处,有一个质量为60千克的物体自由下落。试求:

(1)它落到月球表面需要多长时间?

(2)它在月球上的“重力”跟在地球上是否相等?

正确答案

(1)8s

(2)不等

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题型:填空题
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填空题

2010年9月1日至10月31日,乐满地成功举办第五届国际花样蹦极邀请赛。如图1所示,“蹦极”是一项勇敢者的运动,如图2所示,某人用弹性橡皮绳拴住身体自高空P处自由下落,在空中感受失重的滋味。若此人质量为60kg,橡皮绳长20m,人可看成质点,g取10 m/s2,求此人从点P处由静止下落至橡皮绳刚伸直(无伸长)时,人的动量为_____________________。

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正确答案

1200kg·m/s

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题型:简答题
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简答题

如图所示,长为L的木板A静止在光滑的水平桌面上,A的左端上方放有小物体B(可视为质点),一端连在B上的细绳,绕过固定在桌子边沿的定滑轮后,另一端连在小物体C上,设法用外力使A,B静止,此时C被悬挂着。A的右端距离滑轮足够远,C距离地面足够高,已知A的质量为6m,B的质量为3m,C的质量为m。现将C物体竖直向上提高距离2L,同时撤去固定A,B的外力。再将C 无初速释放,当细绳被拉直时B,C速度的大小立即变成相等,由于细绳被拉直的时间极短,此过程中重力和摩擦力的作用可以忽略不计,细绳不可伸长,且能承受足够大的拉力。最后发现B在A上相对A滑行的最大距离为L。细绳始终在滑轮上,不计滑轮与细绳之间的摩擦,计算中可认为A,B之间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,取重力加速度g=10 m/s2

(1)求细绳被拉直前瞬间C物体速度的大小v0

(2)求细绳被拉直后瞬间B,C速度的大小v;

(3)在题目所述情景中,只改变C物体的质量,可以使B从A上滑下来,设C的质量为km,求k至少为多大?

正确答案

解:(1)C做自由落体运动,下降高度为2L时的速度为v0根据

(2)此时细绳被拉直,B,C速度的大小立即变成v,设绳子对B,C的冲量大小为I,根据动量定理得

对B:I=3mv

对C:-I=mv-mv0解得B,C速度的大小

(3)设C物体的质量为km,A,B之间的动摩擦因数为μ

由(2)可知,细绳被拉直时B,C速度的大小

此后B物体的加速度

A物体的加速度

经时间t,B物体的速度v1=v'+a1t

B物体的位移

同样,A物体的速度v2=a2t,A物体的位移

①根据题意,若k=1,当v1=v2时,,解μ=0.4

②要使v1=v2时,x1-x2=1,利用①求得的动摩擦因数μ

可得

即C物体的质量至少为1.29m时,才可以使B物体从A上滑下来

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题型:简答题
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简答题

随着航天技术的不断发展,人类宇航员可以乘航天器登陆一些未知星球。一名宇航员在登陆某星球后为了测量此星球的质量进行了如下实验:他把一小钢球托举到距星球表面高度为h处由静止释放,计时仪器测得小钢球从释放到落回星球表面的时间为t。此前通过天文观测测得此星球的半径为R,已知万有引力常量为G,不计小钢球下落过程中的气体阻力,可认为此星球表面的物体受到的重力等于物体与星球之间的万有引力。求:

(1)此星球表面的重力加速度g;

(2)此星球的质量M;

(3)若距此星球表面高H的圆形轨道有一颗卫星绕它做匀速圆周运动,求卫星的运行周期T。

正确答案

解:(1)小钢球从释放到落回星球表面做自由落体运动

,得    

(2)钢球的重力等于万有引力

得此星球的质量为  

(3)距此星球表面高的圆形轨道有一颗卫星绕它做匀速圆周运动,万有引力提供向心力

,得

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题型:简答题
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简答题

如图所示,质量为m的小车,静止在光滑的水平地面上,车长为L0,现给小车施加一个水平向右的恒力F,使小车向右做匀加速运动,与此同时在小车的正前方S0处的正上方H高处,有一个可视为质点的小球从静止开始做自由落体运动(重力加速度为g),问恒力F满足什么条件小球可以落到小车上?

正确答案

解:设小球的下落时间为t,则

所以

为使小球可以落到小车上,小球在这段时间的位移应满足

对小车,有F=ma,所以a=F/m ④

由②④⑤联立,解得s=FH/mg

上式代入得s0<FH/mg<s0+L0

所以,F应满足mgs0/H<F<mg(s0+L0)/H (说明:mgs0/H ≤F≤mg(s0+L0)/H同样得分)

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题型:简答题
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简答题

湖南省电视台“智勇大冲关”游乐节目中,选手需要借助悬挂在高处的绳飞越到水面的浮台上,小明和小阳观看后对此进行了讨论。如图所示,他们将选手简化为质量m=60kg的质点,选手抓住绳子末端由静止开始摆动,此时绳与竖直方向夹角=53°,绳长l=2m的悬挂点O距水面的高度为H=3m。不考虑空气阻力和绳的质量,浮台露出水面的高度不计,水足够深。(取g=10m/s2,sin53°=0.8,cos53°=0.6)。求:

(1)选手摆到最低点时对绳拉力的大小F;

(2)选手摆到右边最高点时松手,选手将做什么运动?设水对选手的平均浮力,平均阻力,求选手落入水中的深度;

(3)若要求选手摆到最低点时松手,且运动到浮台处离岸水平距离最大,则选手应将手握住绳子上离O点多长处?

正确答案

解:(1)机械能守恒

圆周运动:F′-mg=m

解得:F′=(3-2cos)mg=1080N ③

则:人对绳的拉力F=F′=1080N

(2)选手从最高点开始自由落体运动

动能定理 ④

 ⑤

(3)选手从最低点开始做平抛运动:x=vt ⑥

H-l=gt2

由①⑥⑦解得x=

解得:当l=H=1.5m时,x有最大值

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题型:简答题
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简答题

如图所示,虚线MN下方存在竖直向上的匀强电场,场强E=2×103V/m,电场区域上方有一竖直放置长为l=0.5m的轻质绝缘细杆,细杆的上下两端分别固定一个带电小球A、B,它们的质量均为m=0.01kg,A带正电,电量为q1=2.5×10-4C;B带负电,电荷量q2=5×10-5C,B到MN的距离h=0.05m。现将轻杆由静止释放(g取10m/s2),求:

(1)小球B刚进入匀强电场后的加速度大小。

(2)从开始运动到A刚要进入匀强电场过程的时间。

(3)小球B向下运动离M、N的最大距离。

正确答案

解:(1)小球B刚进入电场时,以A、B球及轻杆为一整体,做加速度为a的匀加速运动

由牛顿第二定律:

得:

(2)B球进入电场前,A、B球及轻杆整体做自由落体运动,时间t1

得:

B球进入电场瞬间速度:

从B球进入电场到A球刚要进入电场过程,A、B球整体做匀加速运动,时间t2

解方程得:

从开始运动到A刚要进入匀强电场过程中的时间

(3)设小球B向下运动离MN最大距离为S,A、B球整体从开始运动到到达最低点过程,由动能定理:

 

得:S=1.3m

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题型:简答题
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简答题

如图所示,质量均为m的物块A和B用弹簧连结起来,将它们悬于空中静止,弹簧处于原长状态,A距地面高度h=0.90m。同时释放两物块,A与地面碰撞后速度立即变为零,由于B的反弹,A刚好能离开地面。若将B物块换为质量为2m的物块C(图中未画出),仍将它们悬于空中静止且弹簧为原长,从A距地面高度为h′处同时释放,A也刚好能离开地面。已知弹簧的弹性势能Ep与弹簧的劲度系数k和形变量x的关系是:。试求:

(1)B反弹后,弹簧的最大伸长量;

(2)h′的大小。

正确答案

解:(1)A落地时,B的速度为:

设B反弹后上升的最大高度为x,A刚好离开地面有:kx=mg

据机械能守恒定律,有:

解得:x=0.6m 

(2)B换成C后,A落地时,C的速度为:

C反弹后上升的最大高度仍为x,A刚好离开地面有:kx=mg

据机械能守恒定律,有:

解得:m

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简答题

如图所示,长为L的木板A静止在光滑的水平桌面上,A的左端上方放有小物体B(可视为质点),一端连在B上的细绳,绕过固定在桌子边沿的定滑轮后,另一端连在小物体C上,设法用外力使A、B静止,此时C被悬挂着。A的右端距离滑轮足够远,C距离地面足够高。已知A的质量为6m,B的质量为3m,C的质量为m。现将C物体竖直向上提高距离2L,同时撤去固定A、B的外力。再将C无初速释放,当细绳被拉直时B、C速度的大小立即变成相等,由于细绳被拉直的时间极短,此过程中重力和摩擦力的作用可以忽略不计,细绳不可伸长,且能承受足够大的拉力。最后发现B在A上相对A滑行的最大距离为。细绳始终在滑轮上,不计滑轮与细绳之间的摩擦,计算中可认为A、B之间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,取重力加速度g=10m/s2

(1)求细绳被拉直前瞬间C物体速度的大小υ0

(2)求细绳被拉直后瞬间B、C速度的大小υ;

(3)在题目所述情景中,只改变C物体的质量,可以使B从A上滑下来。设C的质量为km,求k至少为多大?

正确答案

解:(1)C做自由落体运动,下降高度为2L时的速度为v0,根据

v0=

(2)此时细绳被拉直,B、C速度的大小立即变成v,设绳子对B、C的冲量大小为I,根据动量定理得

对B:

对C:

解得B、C速度的大小v=

(3)设C物体的质量为km,A、B之间的动摩擦因数为μ

由(2)可知,细绳被拉直时B、C速度的大小v′′=

此后B物体的加速度

A物体的加速度

经时间t,B物体的速度,B物体的位移

同样,A物体的速度,A物体的位移

(i)根据题意,若k=1,当v1=v2时,x1-x2=,解μ=0.4

(ii)要使v1=v2时,x1-x2=L,利用(i)求得的动摩擦因数μ,可得k==1.29

即C物体的质量至少为1.29m时,才可以使B物体从A上滑下来

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简答题

如图,竖直放置的斜面CD的下端与光滑圆弧轨道ABC的C端相切,圆弧半径为R,圆心与A、D在同一水平面上,∠COB=45°,现将一个质量为m的小物块从A点上方距A竖直高度为h=0.5R的位置无初速释放,小物块从A点进入轨道运动至斜面上D点后返回。求:

(1)物块运动至A时的速度;

(2)物块第一次运动至B时对轨道的压力;

(3)物体与斜面CD之间的动摩擦因数。

正确答案

解:(1)设物块运动至A时的速度为vA,物块做自由落体运动

 

(2)物块第一次运动至B时速度为vB,从A运动到B的过程中机械能守恒

mg(h+R)=

设物块运动至B时对轨道的压力为N

解得N=4mg,压力为4mg

(3)由题意可知CD之间的距离为R,设物体与斜面CD之间的动摩擦因数为μ,自开始下落至运动至D点,根据动能定理

解得μ=

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简答题

风洞实验室可产生水平方向的、大小可调节的风力.在风洞中有一个固定的支撑架ABC,该支撑架的外表面光滑,且有一半径为R的四分之一圆柱面,支撑架固定在离地面高为2R的平台上,平台竖直侧壁光滑,如图所示,地面上的D点处有一竖直的小洞,小洞离侧壁的水平距离为R,现将质量分别为m1和m2的两个小球用一根不可伸长的轻绳连接按图示的方式置于圆柱面上,球m1放在柱面底部的A点,球m2竖直下垂.

(1)在无风情况下,将两球由静止释放(不计一切摩擦),小球m1沿圆柱面向上滑行,到最高点C恰与圆柱面脱离,则两球的质量之比m1:m2是多少?(m1到最高点时m2尚未着地)

(2)改变两小球的质量比,并使它们由静止开始运动,同时开动风机,产生均匀、恒定、水平向左的风,当小球m1滑至圆柱面的最高点C时绳恰好断裂,通过调节风力F的大小,使小球m1恰能与洞壁无接触地落入小洞D的底部,求小球m1经过C点时的速度及水平风力F的大小.

正确答案

(1)小球m1在C点恰好离开圆柱面,由圆周运动规律可知小球在C点时只由重力提供向心力,mg=m

小球在C点的速度为:vc=                 

由m1和m2组成的系统机械能守恒,则将两球由静止释放到小球m1离开C点时有:

   m2g•()-m1gR=(m1+m2)                    

由以上两式解得:m1:m2=(π-1):3

(2)绳子断裂后小球m1在水平方向的平均速度为:=

小球m1在下落过程中在竖直方向做自由落体运动,运动时间为:t=

小球m1在水平方向做末速度为零的匀减速运动,小球m1在离开C点时的速度为:v′c=2

由解得:v′c=

由匀变速运动规律可知,小球在水平方向的加速度大小为:a==

由牛顿第二定律可求得小球所受风力为:F=ma=

答:

(1)两球的质量之比m1:m2是(π-1):3.

(2)小球m1经过C点时的速度为,水平风力F的大小是

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题型:简答题
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简答题

如图所示,长为L的木板A静止 在光滑的水平桌面上,A的左端放有小物体B(可视为质点),一端连在B上的细绳,绕过固定在桌子边沿的定滑轮后,另一端连在小物体C上,设法用外力使A、B静止,此时C被悬挂着。A的右端距离滑轮足够远,C距离地面足够高。已知A的质量为6m,B的质量为3m,C的质量为m。现将C物体竖直提高2L,同时撤去固定A、B的外力。再将C无初速度释放,当细绳被拉直时B、C速度的大小立即变成相等,由于细绳被拉直的时间极短,此过程中重力和摩擦力的作用可以忽略不计,细绳不可伸长,且能承受足够大的拉力。最后发现B在A上相对A滑行的最大距离为。细绳始终在滑轮上,不计滑轮与细绳之间的摩擦,计算中可认为A、B之间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,取重力加速度g=10 m/s2

(1)求细绳被拉直前瞬间C物体速度的大小v0

(2)求细绳被拉直后瞬间B、C速度的大小v;

(3)在题目所述情景中,只改变C物体的质量,可以使B从A上滑下来。设C的质量为km,求k至少为多大?

正确答案

解:(1)C做自由落体运动,下降高度为2L时的速度为v0根据,得

(2)细绳被拉直后瞬间B、C速度的大小立即变成v,设细绳对B、C的冲量大小为I,根据动量定理得

对B:I=3mv,

对C:-I=mv-mv0解得B、C速度的大小

(3)设C物体的质量为km,A、B之间的动摩擦因数为μ

由(2)可知,细绳被拉直时B、C速度的大小

此后B物体的加速度

A物体的加速度

经时间t,B物体的速度v1=v'+a1t,B物体的位移

同样,A物体的速度v2=a2t,A物体的位移

①根据题意,若k=1,当v1=v2时,,解得μ=0.4

②要使v1=v2时,x1-x2=L,利用①求得的动摩擦因数μ,可得k=,即C物体的质量至少为1.29m时,才可以使B物体A上滑下来

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