- 机械能守恒定律
- 共29368题
质量M=6.0×103kg的客机,从静止开始沿平直的跑道滑行,当滑行距离S = 7.2×102 m时,达到起飞速度ν=60m/s.
(1)起飞时飞机的动能多大?
(2)若不计滑行过程中所受的阻力,则飞机受到的牵引力为多大?
(3)若滑行过程中受到的平均阻力大小为f=3.0×103N,牵引力与第(2)问中求得的值相等,则要达到上述起飞速度,飞机的滑行距离应为多大?
正确答案
(1)
(2)
(3)
(1)飞机起飞时的动能为:
—――――—4分
(2)
—――――—4分
(3)
—――――—4分
(12分)如图所示,质量为10kg的小球,从竖直圆弧轨道的A点由静止释放,沿1/4圆弧轨道运动至最低点B后飞出,落在水平面上的C点,已知落到C点时速度的大小为 25m/s,轨道半径和B点离地高度均为20m,不计空气阻力,g取10 m/s2,试求:
⑴ 小球经过B点时的速度?
⑵小球从A点运动至B点的过程中克服阻力做的功?
⑶小球以过B点时对轨道的压力?
正确答案
⑴15 m/s
⑵875J
⑶212.5N,方向竖直向下
解:⑴对BC过程,由机械能守恒得 (3分)
解得vB="15" m/s (1分)
⑵对AB过程,由动能定理得 (3分)
解得Wf="875J " (1分)
⑶在B点由牛顿运动定律得 (3分)
解得F="212.5N " (1分)
说明压力大小为212.5N,方向竖直向下
某人在距地面0.8m高处,将质量为2kg的小球以一定的水平速度抛出,小球落地时速度方向与水平方向的夹角为53°求:(取 g=10m/s2,sin53°=0.8)
(1)若不计阻力,人抛球时对球做的功;
(2)以相同的初速度抛球,若小球落地时速度的大小是4m/s,则小球在空中克服阻力做了多少功?
正确答案
(1)vy=(2gh)1/2 vy/v0=tan530 w=1/2mv02=9J
(2) 1/2mv02+mgh=1/2mv2+wf wf=9J
本题考察动能定理和平抛运动规律,人对球做功等于球动能变化量,可根据平抛运动规律求出平抛初速度,再由动能定理求解
质量m = 20kg的物体以某一初速度滑上倾角θ=370的粗糙斜面,物体能达到斜面上的最大距离L = 20m。已知物体与斜面间的动摩擦因数μ= 0.5。求:(sin370=0.6,cos370=0.8,g = 10m/s2)
(1)物体沿斜面上滑过程中加速度的大小;
(2)物体上滑时初速度的大小;
(3)物体再次回到斜面底端时的动能。
正确答案
(1)10 m/s2(2)20m/s(3)800J
(1)由牛顿第二定律可知:
m/s2 (2分)
物体沿斜面上滑过程中加速度的大小为10m/s2
(2)由,
m/s
物体上滑时初速度的大小为20m/s (3分)
(3)由动能定理得
J (3分)
或:
J,物体再次回到斜面底端时的动能为800J。
(14分)如图所示,将可视为质点的质量m=1kg的小物块放在长为L=1.5m的小车左端,车的上表面粗糙,物块与车上表面间动摩擦因数µ=0.5。半径R=0.9m的光滑半圆形轨道固定在水平面上且直径MON竖直,车的上表面和轨道最低点高度相同,距地高度h=0.65m。开始时车和物块一起以V0=10m/s的初速度在光滑水平面上向右运动,车碰到轨道后立即停止运动,取g="10" m/s2,求:
(1)小物块刚进入半圆轨道时的速度多大?
(2)小物块落点位置至车左端的水平距离。
正确答案
(1)
(2)
(1)设物块刚进入圆轨道时的速度为,由动能定理:
----①
得:--------②
(2)设物块在N点的速度为,由动能定理:
---------③
物块在N点平抛:设落点位置距离M点的水平距离为d,则:
---------④
---------⑤
落点位置到车左端的距离:---------⑥
评分细则:(1)共6分,其中①4分,②2分,(用牛顿第二定律结合运动学算出结果正确同样得分);(2)共8分,其中③④⑤⑥各2分。
(16分)如右图所示,光滑水平面AB与竖直面内的半圆形导轨在B点相接,导轨
半径为R.一个质量为m的物
体将弹簧压缩至A点后由静止释放,在弹力作用下物体获得某一向右速度后脱离弹簧,当它经过B点进入导轨瞬间对导轨的压力为其重力的7倍,之后向上运动恰能完成半个圆周运动到达C点.不计空气阻力.
试求:
(1)当m在A点时,弹簧的弹性势能的大小;
(2)物块m从B点运动到C点克服阻力做的功的大小;
(3)如果半圆形轨道也是光滑的,其他条件不变,当物体由A经B运动到C,然后落到水平面,落点为D(题中未标出,且水平面足够长),求D点与B点间距离。
正确答案
(1) (2)
(3)
如图所示,C是放在光滑的水平面上的一块木板,木板的质量为3m,在木板的上面有两块质量均为m的小木块A和B,它们与木板间的动摩擦因数均为μ。最初木板静止,A、B两木块同时以方向水平向右的初速度v0和2v0在木板上滑动,木板足够长,A、B始终未滑离木板。求:
(1)木块B从刚开始运动到与木板C速度刚好相等的过程中,木块B所发生的位移;
(2)木块A在整个过程中的最小速度。
正确答案
(1) (2)
(1)木块A先做匀减速直线运动,后做匀加速直线运动;木块B一直做匀减速直线运动;木板C做两段加速度不同的匀加速直线运动,直到A、B、C三者的速度相等为止,设为v1。对A、B、C三者组成的系统,由动量守恒定律得:
(3分) 对木块B运用动能定理,有:
(2分)
解得 (2分)
(2)设木块A在整个过程中的最小速度为v′,所用时间为t,由牛顿第二定律:
对木块A:, (1分) 对木板C:
, (1分)
当木块A与木板C的速度相等时,木块A的速度最小,因此有: ( 2分)
解得
木块A在整个过程中的最小速度为: (2分)
(1分)
(9分)如图所示,摆锤。质量为M=2kg,摆杆长为L=0.5m,摆杆质量不计。摆杆初始位置与水平面成α=37°,由静止释放后摆锤绕O轴在竖直平面内做圆周运动,在最低点与质量为m=1kg的铁块(可视为质点)相碰,碰后又上升到图中虚线位置。若铁块与水平面问的动摩擦因数为μ=0.2,求碰后铁块能滑行的距离。(不计空气阻力及转轴处的摩擦,g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)
正确答案
4m
(9分)设M摆到最低点时速度为v,与m碰后瞬间速度为v1、m的速度为v2 则:
M碰前: (2分)
M碰后: (1分)
M与m相碰时:Mv=Mv1+mv2 (2分)
对m: (2分)
联立代入数据得:S=4m (2分)
在利用自由落体“验证机械能守恒定律”的实验中,
(1)(4分)下列器材中不必要的是_______ (只需填字母代号).
A.重物 B.纸带 C.天平 D.电源
(2)(每空2分,共4分)如图所示为实验得到的一条点迹清晰的纸带,把第一个点记做O,另选连续的4个点A、B、C、D作为测量的点.经测量知道A、B、C、D各点到O点的距离分别为62.78cm、70.00cm、77.58cm、85.52cm.根据以上数据,可知重物由O点运动到B点,重力势能的减少量等于_______ J,动能的增加量等于_______J.(已知所用重物的质量为1.00kg,当地重力加速度g=9.80m/s2,取3位有效数字.)
正确答案
(1)C (2)6.86 6.85
利用自由落体“验证机械能守恒定律”的实验中,若近似相等,则可验证机械能守恒,所以不必测得质量,即不必要的器材有天平
故选C
(2)重物由O点运动到B点,重力势能的减少量等于,B点速度为
,则动能的增加量等于
故答案为:6.86 6.85
质量为10g、以0.8km/s的速度飞行的子弹,质量为60kg,以10m/s的速度奔跑的运动员,二者相比,哪一个动能大?(通过计算得出结论进行比较)
正确答案
略
飞机质量为m=10000kg,最初静止,起动后跑道上加速运动L=3000米后速度达到v=60m/s起飞,已知阻力大小为f=5000N,求①在跑道上加速过程中阻力对飞机做的功,②在跑道上加速过程中飞机牵引力做的功。
正确答案
2分
2分
2分
2分
略
一铁块从高为0.5m的斜面顶端滑下来, 接着在水平面上滑行了一段距离停止。 若铁块在滑行中,损失的机械能有50%转变为铁块的内能,从而使得铁块的温度升高,求铁块的温度升高了多少度? 已知铁的比热容是4.6×102J/kg·℃,g取10m/s2。(结果保留两位有效数字)
正确答案
根据动能定理,设克服阻力做功为W则
WG-W=Ek 所以W="mgh " ① --------------- (2分)
铁块的内能Q=Cmt ② ---------------- (2分)
Q= W50﹪
③ --------------- (2分)
由①②③得 Cm
t=mgh
50﹪ ④ --------- (2分)
∴ =
=5.4×10-3℃ --------------- (1分)
略
(12分)如图,一质量为m=10kg的物体,由1/4粗糙的圆弧轨道上端从静止开始下滑,到达底端时的速度v=2m/s,然后沿水平面向右滑动1m距离后停止。已知轨道半径R=0.4m,g=10m/s2则:
(1)物体沿轨道下滑过程中克服摩擦力做多少功?
(2)物体滑至圆弧底端时对轨道的压力是多大?
(3)物体与水平面间的动摩擦因数μ是多少?
正确答案
(1)20J
(2)200N
(3)0.2
(1)从开始下滑到底端这一过程由动能定理可得
(2分)
∴ (2分)
∴克服摩擦力做功20J
(2)以物体为研究对象,分析最底端的受力如图
∵物体作圆周运动
∴ (2分)
∴ (2分)
由牛三可得压力与支持力大小相等即压力大小为200N。
(3)从底端到静止这一过程(只有摩擦力做功)由动能定理得
即: (2分)
∴ (2分)
如图所示,利用动滑轮来吊起质量为20kg的物体,已知拉力F=140N,滑轮与绳的质量以及摩擦均不计,则当物体由静止开始升高1m时,物体的动能为 J
正确答案
80
分析:物体在恒定的拉力与重力共同作用下,做匀加速直线运动,当物体升到一定高度时,其动能可由动能定理求出.
解:物体从静止到升到1m处,设此时速度为v,则由动能定理可得:
FS-mgh=mv2-0
由图可知:S=2h
所以物体的动能为:EK=80J
故答案为:80
质量为m=2kg的小球用长为L=1.8米的细绳系住,另一端固定于O点,最初绳拉直且水平,由静止释放后,小球摆下来,求小球到过最低点时球的速度及绳的拉力多大?
正确答案
E初=E末
2分
2分
2分
F="60N " 2分
略
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