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题型:简答题
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简答题

如图所示,质量为的小木块A 一水平初速度冲上质量M、长为、置于光滑水平面的木块B ,并正好不从B木块上掉下,A、B间动摩擦因数为,求此过程A、B物体组成的系统减少的动能。

正确答案

A、B动能的变化量为

试题分析:A正好不从B木块上掉下,说明A运动到B的最右端时AB速度相等,设该速度为v。

如图,对A、B物体分别列动能定理式

;    (1)

        (2)

由(1)、(2)可得,

即此过程A、B物体组成的系统减少的动能

点评:本题通过对系统内力的摩擦力分析做功,在分析动能定理时,要弄清是那些力对物体做功,并分清功能转换关系。

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题型:简答题
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简答题

如图所示,在一绝缘粗糙的水平桌面上,用一长为2L的绝缘轻杆连接两个完全相同、 质量均为m的可视为质点的小球A和B球带电量为+q, B球不带电.开始时轻杆的中垂 线与竖直虚线MP重合,虚线NQ与MP平行且相距4L.在MP、NQ间加水平向右、电场强 度为E的匀强电场,AB球恰能静止在粗糙桌面上。取最大静摩擦力等于滑动摩擦力。求:

(1)A,B球与桌面间的动摩擦因数

(2) 若A球带电量为+8q时,S球带电量为-8q,将AB球由开始位置从静止释放,求A 球运动到最右端时拒虚线NQ的距离d,及AB系统从开始运动到最终静止所运动的总路程s:

(3) 若有质量为km、带电量为-k2q的C球,向右运动与B球正碰后粘合在一起,为 使A球刚好能到达虚线NQ的位置,问k取何值时,C与B碰撞前瞬间C球的速度最小? C球速度的最小值为多大?(各小球与桌面间的动摩擦因数都相同。)

正确答案

(1)(2)S=8L(3)当时,v0有最小值v0min  

试题分析:(1)以AB球整体为对象,处于静止状态,则有

 则: 

(2)从静止开始至A球运动到最右端的过程中电场力对A球作功 

电场力对B球作负功

摩擦力对AB系统作负功 

由动能定理可知 得: 

分析运动过程后可知,AB系统最终静止在电场中,对全程应用动能定理可得

   则:S="8L"

(3)C与B球碰后,C与AB系统共同速度设为v1,由动量守恒可知

 

C与球碰后至A滑到虚线NQ位置过程中,由动能定理可知

由上面三式联立得

 

时,v0有最小值v0min 

 

点评:本题结合了动能定理、动量守恒定律来研究多过程物理问题。在多过程物理问题时,应优先考虑能量或者动量观点。在处理问题时要注意动量守恒有成立条件,看看问题是否满足要求。

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简答题

(10分)在水平向右的匀强电场中,有一质量为m、带正电的小球,用长为L的绝缘细线悬挂于O点,当小球处于A点时静止,细线与竖直方向夹角为a(如图所示),现在A点给小球一个垂直于悬线的初速度v0,使小球恰能在竖直平面内做圆周运动,求:

(1)在A点给小球的初速度v0多大?

(2)此过程中小球所受的最大拉力与最小拉力之差为多大?

正确答案

(1)(2)

试题分析:如图所示,重力与电场力的合力:F=,电场力为mgtanθ小球恰好做圆周运动,由牛顿第二定律得:,小球的最小速度

由动能定理-mg×2Lcosα-mgtanα×2Lsinα=解得。重力与电场力的合力看作等效重力F=。在等效最高点处,T1+F=,在等效最低点处T2-F=,解得:T2-T1=

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题型:简答题
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简答题

如图所示,轨道ABC被竖直地固定在水平桌面上,A距水平地面高H=0.75m,C距水平地面高h=0.45m。一质量m=0.10kg的小物块自A点从静止开始下滑,从C点以水平速度飞出后落在地面上的D点。现测得C、D两点的水平距离为x=0.60m。不计空气阻力,取g=10m/s2。求

(1)小物块从C点运动到D点经历的时间t;

(2)小物块从C点飞出时速度的大小vC

(3)小物块从A点运动到C点的过程中克服摩擦力做的功Wf

正确答案

(1)(2)(3)

试题分析:(1)从C到D,根据平抛运动规律

竖直方向     (2分)

求出      (1分)

(2)从C到D,根据平抛运动规律 

水平方向           (2分)

求出           (1分)

(3)从A到C,根据动能定理

             (4分)

求出克服摩擦力做功        (2分)

点评:本题就是对平抛运动规律的考查,平抛运动可以分解为在水平方向上的匀速直线运动,和竖直方向上的自由落体运动来求解.

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题型:简答题
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简答题

(15分)如图所示,水平面上有一质量为m的平板B,平板左端放置一质量为2m的小物块A(可视为质点),A与B之间、B与水平面之间的动摩擦因数均为μ.开始时将一大小为6μmgg为重力加速度)、方向水平向右的推力F1作用到平板上,使B和A一起从静止开始向右运动.当B运动的距离为x时,立刻将力F1撤去,同时将另一大小为3μmg、方向水平向右的推力F2作用到物块A上,经过一段时间物块脱离平板,此时物块A的速度大小为v

(1)求力F1撤去的瞬间,平板B的速度.

(2)求从力F2开始作用至物块脱离平板的过程,物块A相对于地面的位移.

(3)试讨论平板的长度Lxv之间的关系.

正确答案

(1) (2) (3)

试题分析:(1)A、B 一起加速过程,由动能定理得

              

F1=6μmg代入解得平板B的速度        

(2)从力F2作用到A上到A脱离平板过程,对A,由动能定理得

      

F2=3μmg代入解得物块A相对于地面的位移      

(3)作用力变化后,A 作匀加速运动,而B作匀减速运动直到停下。在B停下之前,系统所受外力的合力为0,动量守恒。

若A脱离B时,B恰好停下,由动量守恒定律得

      ⑤       解得A的速度    

讨论:

①若,则A脱离B时B已停下

对B,由动能定理得           

平板长               解得      

②若,则A脱离B时B未停下

由动量守恒定律得         

对B,由动能定理得   

     

平板长         解得

点评:做此类型的题目最注重过程,关键是弄清楚物体的运动变化

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题型:简答题
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简答题

如图所示,半径R=0.9m的光滑的半圆轨道固定在竖直平面内,直径AC竖直,下端A与光滑的水平轨道相切。一小球沿水平轨道进入竖直圆轨道,通过最高点C时对轨道的压力为其重力的3倍。不计空气阻力,g取10m/s2。求:

(1)小球在A点的速度大小;

(2)小球的落地点到A点的距离。

正确答案

(1)(2) 

(1)设小球的质量为m,它通过最高点C时的速度为vc,根据牛顿第二定律,有

 …………2分

解得:vc="6m/s " ………………1分

设小球在A点的速度大小为vA,以地面为参考平面,根据机械能守恒定律,有:

  …………2分

解得:  …………1分

(2)小球离开C点后作平抛运动,根据   …………2分

它在空中运动的时间为  t="0.6s" …………1分

小球的落地点到A点的距离为   …………1分

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题型:填空题
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填空题

用如图所示的装置可以测量物体与桌面间的动摩擦因数。物体A放在带滑轮的水平长板上,用跨过滑轮(滑轮的大小可不计)的细线将A与另一个物体B相连。开始时B离地面高度为h,A离长板右端距离也为h,从静止释放B后,B会带动A做加速运动,当B落地时A正好离开长木板,最后A也落地(A在空中运动时细线始终处于松弛状态,A、B落地后均不会反弹)。已测得A、B的质量相等,h为已知,手边只有刻度尺一个测量工具。

(1)为获得A离开长板时的速度,实验中还需要测量的物理量有:_______________和__________________。(写出具体的物理量名称及其符号)

(2)物体A与长板间的动摩擦因数为_______________。(用题目中已知的物理量和还需测量物理量的符号表示)

正确答案

(1)A、B落地点的距离s,长板离地面的高度H(2)1-

试题分析:物体A在木板上运动过程中,受到绳子的拉力T和滑动摩擦力f,在这两力作用下做加速运动,

当B落地后,A和B的速度相同,A开始做平抛运动,所以设A离开木板时的速度为v,则,s表示A的水平位移,t表示A的运动时间,即可以用A做自由落体运动的时间表示,所以,故还需要测量出A、B落地点的距离s,长板离地面的高度H,则

在A未离开木板的过程中,由动能定理可得:

在B从开始运动到落地的过程中,根据动能定理可得:

又知道

所以联立上述四式可得

点评:做本题的关键是B落地时的速度和A相同,然后运动动能定理和平抛运动规律解题

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题型:填空题
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填空题

一质量为2.0kg的物体静止在水平面上,从t=0时刻起,物体受到水平方向的力F作用而开始运动,7.5s内,F随时间t变化的规律及物体运动的v一t图象如图所示。(g取10m/s2)则:物体与水平面间的动摩擦因数为_____,在7.5s内水平力F所做的功为______J。

正确答案

0.2  155J

物体在前4s内做匀加速直线运动,加速度a有v-t图像可得,根据牛顿第二运动定律可得F做的功

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题型:简答题
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简答题

如图所示,在竖直平面内有—个半径为R且光滑的四分之一圆弧轨道AB,轨道上端A与一光滑竖直轨道相切,轨道下端B与水平轨道BCD相切,BC部分光滑且长度大于R,C点右边轨道粗糙程度相同且足够长.现有长也为R的轻杆,轻杆两端固定两个质量均为m的完全相同的小球a、b(可视为质点).用某装置控制住上面的小球a,使轻杆竖直且下面的小球b与A点等高,然后由静止释放,杆将沿轨道下滑.设小球始终与轨道接触,重力加速度为g

小题1:求小球b到达C点时的速度大小.

小题2:若小球b过C点后,滑行s距离后停下,而且s>R.试求小球与粗糙平面间的动摩擦因数.   

正确答案

小题1:

小题2:

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题型:简答题
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简答题

某物体以一定初速度vo沿斜面向上运动,它所能到达的最大位移x与斜面倾角θ的关系如图所示,试求该最大位移x的最小值。

正确答案

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题型:简答题
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简答题

如图所示,半径为R的光滑绝缘圆环固定在竖直平面内,在环的底端B点固定一个带正电的小球,环上还套有一个质量为m,带等量正电荷的小球,现将小球从A点(半径OA水平)由静止释放开始运动,当运动到C点(∠AOC=)时获得的最大动能为Ekm,求:

(1)小球从位置A运动到位置C的过程中所受静电力做的功W;

(2)小球在A点刚释放时运动的加速度a;

(3)小球在位置C时受到圆环对它的作用力.

正确答案

(1)EkmmgR. (2)(1-)g (3) mg+2Ekm/R.

(1)由A→C根据动能定理m gRsin=Ekm

  得=EkmmgR.

  (2)由C点受力平衡,可判定mg=

  又∵无穷趋近于,∴mg.

  又∵vA=0,∴a==(mg-cos)/m

  =(1-)g.

  (3)在C点与mg的合力恰好为mg,方向沿OC.

  N-mg=mv2/R,得N=mg+2Ekm/R.

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题型:简答题
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简答题

(12分)我人民海军进行某次登陆演练,假设一艘战舰因吨位大,吃水太深,只能停锚在离海岸某处。登陆队员需要从较高的军舰甲板上,利用绳索下滑到登陆快艇上再行登陆接近目标,若绳索两端固定好后,与竖直方向的夹角θ=30°,队员甲先匀加速滑到某最大速度,再靠摩擦匀减速滑至快艇,速度刚好为零,在队员甲开始下滑时,队员乙在甲板上同时从同一地点开始向快艇以速度v0=m/s平抛救生圈,第一个刚落到快艇上时,紧接着抛第二个,结果第二个救生圈刚好与甲队员同时抵达快艇上的同一位置,取g=10m/s2,不计空气阻力,求:

(1)军舰甲板到快艇的竖直高度H;

(2)队员甲在绳索上运动的时间t0及队员甲在下滑过程中的最大速度v1

(3)若登陆快艇一开始停在离海岸s=1km处(如图),登陆快艇额定功率P=5kw,载人后连同装备总质量m=103kg,从静止开始以额定功率向登陆点加速靠近,到达岸边时刚好能达到最大速度v2=10m/s,求登陆艇运动的时间t'。

正确答案

(1);(2)(3)110s

试题分析:(1)救生圈做平抛运动时间为t,

代入数据得;

(2)由题意知:

绳长

解得 

(3 )加速过程有

达到最大速度时,有

代入数据得:t=110s

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简答题

如图所示的直角坐标系中,在直线x=-d到y轴区域内存在着水平向右的匀强电场E1;在直线x=d到y轴区域存在着两个大小均为E2、方向相反的有界匀强电场,其中x轴上方的电场方向沿y轴负方向,x轴下方的电场方向沿y轴正方向。在电场左边界上A1(-d,d)到C(-d,0)区域内,连续分布着电量为+q、质量为m的粒子,且均处于静止状态。若处于A1点的粒子,在电场力作用下,能恰好从右边电场的边界A2(d,-d)处沿x轴正方向射出电场,其轨迹如图。不计粒子的重力及它们间的相互作用。

求:(1)匀强电场的电场强度E1与E2之比;

(2)在A1C间还有哪些位置的粒子,通过电场后也能沿x轴正方向运动。

正确答案

(1)  (2) (n=1,2,3……)

试题分析:(1)A1点粒子 在y轴左边做匀加速直线运动由动能定理得到           (2分)

A1点粒子 在y轴右边做类平抛运动得到

   (1分)

   (1分)

  (2分)

联立以上各式得到

 (2分)

(2)设距x轴的距离为y的粒子通过电场后也能沿x轴正方向运动

则第一次到达x轴的位置距原点为(n=1,2,3……)  (1分)

时间为 (1分)

 (n=1,2,3……)(2分)

点评:本题学生明确粒子在y轴右边运动,若粒子通过电场后也能沿x轴正方向运动,满足从第一象限到第四象限具有对称性,所以位置为多解。

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简答题

城市中为了解决交通问题,修建了许多立交桥,如图所示,桥面为圆弧形的立交桥AB,横跨在水平路面上,长为L=200m,桥高h=20m。可以认为桥的两端A、B与水平路面的连接处是平滑的。一辆小汽车的质量m=1040kg,以25m/s的速度冲上圆弧形的立交桥,假设小汽车冲上立交桥后就立即关闭发动机,不计车受到的摩擦阻力。试计算:(g取10m/s2

(1)小汽车冲上桥顶时的速度是多大?

(2)小汽车在桥顶处对桥面的压力的大小。

正确答案

(1)(2)9500N

(1)小汽车冲上桥顶的过程中机械能守恒,有

①(1分)

解得小汽车冲上桥顶时的速度。(2分)

(2)小汽车通过桥顶时做圆周运动,受重力、支持力F,有

②(1分)

圆弧半径R,有(1分),解得圆弧的半径,小汽车对桥面的压力大小等于支持力F=9500N。(2分)

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简答题

如图所示,BCFD是一在竖直平面的粗糙轨道,其中CFD是直径为R的半圆弧,O为其圆心,EO为一水平平台(EO>R)。现有一质量为m的小球从B点正上方A点自由下落,在B点进入轨道BCD内运动,恰好能通过半圆轨道最高点D点,最后落在水平平台EO上。小球在B点与轨道碰撞的能量损失及运动过程空气阻力忽略不计。求:

(1)小球克服摩擦力做的功Wf

(2)小球在EO上的落点与O的距离d。

正确答案

①由题小球运动到D点时对轨道压力恰好为零,根据牛顿第二定律可知:                 , (1)  2分

r="R/2   " (2)    1分

联立(1)、(2)得,小球运动到D点速度为:            (3)   1分

小球由A运动到D,由动能定理可得:     (4)   2分

           (5)     1分

   (6)   1分

联立(4)、(5)、(6)得,小球在轨道上运动过程中克服摩擦力做的功为

        2分

(2)小球离开D点后做平抛运动,由平抛运动规律可知

      2分

小球平抛运动的时间为:       2分

小球落点离O的距离也即平抛运动的水平位移为:

    4分

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