- 机械能守恒定律
- 共29368题
(8分)某人用100N的力将一质量为50g的小球以10m/s的速度从某一高处竖下向下抛出,经1s小球刚好落地,不考虑空气阻力,选地面为零势能点,g=10m/s2。
求:(1)小球刚抛出时的动能和势能各多大?
(2)小球着地时的动能和势能各多大?
正确答案
(1)
(2)
略
如图,一质量为m=10kg的物体,由1/4光滑圆弧轨道上端从静止开始下滑,到达底端后沿水平面向右滑动1m距离后停止。已知轨道半径R=0.8m,g=10m/s2,求:
(1)物体滑至圆弧底端时的速度大小
(2)物体滑至圆弧底端时对轨道的压力大小
(3)物体沿水平面滑动过程中克服摩擦力做的功
正确答案
(1)4m/s (2)300N ( 3 ) 80J
略
如图所示,物体A和B用细绳相连,它们的质量相等,物体A放在滑动摩擦系数为0.5的水平桌面上,开始时它们都静止,并且物体B离地面的高度是0.8m.求物体B着地后物体A在桌面上滑移的最大距离.
正确答案
对系统运用动能定理得,
mBgh-μmAgh=(mA+mB)v2
解得v=2m/s.
对A研究,根据动能定理得,
-μmgs=0-mv2
解得s=0.4m.
答:物体B着地后物体A在桌面上滑移的最大距离为0.4m.
如图所示是我国某优秀跳水运动员在跳台上腾空而起的英姿。跳台距水面高度为10 m,此时她恰好到达最高位置,估计此时她的重心离跳台台面的高度为1 m。当她下降到手触及水面时要伸直双臂做一个翻掌压水花的动作,这时她的重心离水面也是1 m.g取10 m/s2,求:
(1)从最高点到手触及水面的过程中,其重心的运动可以看作是自由落体运动,她在空中 完成一系列动作可利用的时间为多长?
(2)忽略运动员进入水面过程中受力的变化,入水之后,她的重心能下沉到离水面约
2.5m处,试估算水对她的平均阻力约是她自身重力的几倍?
正确答案
1)这段时间人重心下降高度为10 m ,空中动作可利用的时间
t=s=
s≈1.4 s。
(2) 运动员重心入水前下降高度 =h+Δh="11" m,
据动能定理 mg (+
)
=0,
整理并代入数据得 =5.4,
即水对她的平均阻力约是她自身重力的5.4倍。
略
如图所示,物体在离斜面底端高2m处由静止滑下,若斜面与平面的动摩擦因数均为0.5(斜面与平面连接处由小圆弧连接),斜面倾角为370,,求物体能在水平面上滑行多远?()
正确答案
:对物体运动的全程运用动能定理得
……① (3’)
……② (3’)
设物体在水平面上滑行的距离为S,则
……③ (2’)
由①②③得: (2’)
(14分)如图所示,物块A、B、C质量均为m,并均可看做质点,三物块用细线通过滑轮连接,物块B与C间的距离和C到地面的距离均是L.现将物块A下方的细线剪断,若A距离滑轮足够远且不计一切阻力,(C、B下落后均不反弹)求:
(1)C着地时的速度(指着地前瞬间)
(2)物块A由最初位置上升的最大高度.
正确答案
(1)
(2)7L/3
(1)
(2) h=L/3
H=L+L+L/3=7L/3
如图所示,半径分别为R和r的甲、乙两个光滑圆形轨道安置在同一竖直平面上,轨道之间有一水平轨道CD相通,一小球以一定的速度先滑上甲轨道,通过动摩擦因数为的CD段,又滑上乙轨道,最后离开两圆形轨道,若小球在两圆形轨道的最高点的压力都恰好为零,试求CD段的长度?
正确答案
设小球在大圆最高点的速度为 ,在小圆最高点的速度为
,CD段的距离为
。小球在大圆最高点恰好压力为零,仅重力提供向心力,则:
① 3分
同理小球在小圆最高点时也有:
② 3分
小球从大圆最高点到小圆最高点的过程中只有重力和摩擦力做功
重力做功为: ③ 2分
摩擦力做功为: ④ 2分
由动能定理的:
⑤ 3分
联立以上所有式子解得: 2分
跳台滑雪是冬季奥运会的比赛项目之一,利用自然山建成的跳台进行,场地由助滑坡、跳台、着陆坡、终止区组成。运动员脚着专用滑雪板,从起滑台起滑,在助滑道下滑加速后起跳,于台端飞出,沿抛物线在空中飞行一段时间后,落在着陆坡上继续滑行,最后停止在终止区。如图为一跳台滑雪场地,助滑坡由AB和BC组成,AB是倾角为37°的斜坡,BC是半径为R=10m的圆弧面,圆弧面和斜面相切于B,与水平面相切于C,如图所示,AB竖直高度差h1=35m,竖直跳台CD高度差为h2=5m,跳台底端与倾角为37°斜坡DE相连。运动员连同滑雪装备总质量为80kg,从A点由静止滑下,通过C点直接飞到空中,飞行一段时间落到着陆坡上,测得着陆坡上落点E到D点距离为125m(小计空气阻力,g取10m/s2。,sin37°=0.6,cos37°=0.8)。求:
(1)(7分)运动员到达C点的速度大小
(2)(6分)运动员由A滑到C克服雪坡阻力做了多少功?
正确答案
(1)由DE="125m" 竖直位移为(1分)
(2分) t=4s(1分)
C点平抛的水平位移为(2分)
得vc="25m/s " (1分)
(2)BC高度差为(1分)
由A到C用动能定理 (3分)
得J(2分)即运动员由A到C克服阻力做功4600J
略
质量为20g的子弹,以200m/s的速度射入木块,传出木块的速度为100m/s,则子弹在穿过木块的过程中损失的动能为 J;,设木块的厚度为10㎝,子弹在穿过木块的过程中,受到的平均阻力为 N。
正确答案
300;3000
略
弹性小球质量m,在离地高H的a点由静止释放,反弹上升到离地高h的b点,设小球运动中空气阻力大小不变,与地面碰撞无机械能损失,那么在a点以
的初动能竖直下抛刚好能使小球反弹上升到a点。
正确答案
略
如图13所示半径为R、r(R>r)甲、乙两圆形轨道安置在同一竖直平面内,两
轨道之间由一条水平轨道(CD)相连,如小球从离地3R的高处A点由静止释放,可以滑过甲
轨道,经过CD段又滑上乙轨道后离开两圆形轨道,小球与CD段间的动摩擦因数为μ,其
余各段均光滑.
(1)求小球经过甲圆形轨道的最高点时小球的速度?
(2)为避免出现小球脱离圆形轨道而发生撞轨现象.试设计CD段的长度.
正确答案
(1) 设小球能通过甲轨道最高点时速度为v1.
由机械能守恒定律得:
------4分
(2) 小球在甲轨道上做圆周运动通过最高点的最小速度为
∵>
∴小球能通过甲轨道而不撞轨
设CD的长度为x,小球在乙轨道最高点的最小速度为
---------1分
小球要通过乙轨道最高点,则需满足: 得:
x≤ ---------------3分
小球到乙轨圆心等高处之前再返回,则需满足:
且
得:
≤x <
-----------------2分
总结论:CD≤或
≤CD <
-----------------1分
略
物体由于_________而具有的能量叫做动能
正确答案
运动
物体由于运动而具有的能量叫做动能,
故答案为:运动
(10分)如图,粗糙水平地面AB与光滑圆弧BC相切于B点。已知圆弧半径为
,P为地面上一点,PB长
。一质量为
的小球从P点以初速度
向右运动,且知小球与水平地面的动摩擦因数为
。求:
(1)小球运动的最高点离水平地面AB的高度。
(2)小球最终静止在距B点多远处?
正确答案
(1)
(2)
(1)小球运动到最高点时速度为零--------------1分
设小球最高点离地面的高度为h,小球从P运动到最高点的过程,
由动能定理得
-----3分
代入数据解得:--------1分
(2)设小球最终静止在离B点的地方。
小球开始运动到静止的过程(全过程)中, 由动能定理得
------3分
解得:---------2分
如图所示,电阻忽略不计的、两根平行的光滑金属导轨竖直放置,其上端接一阻值R=3Ω的定值电阻.在水平虚线L1、L2间有一与导轨所在平面垂直的匀强磁场B,磁场区域的高度为d=0.5m.导体杆a的质量ma=0.2kg、电阻Ra=6Ω;导体杆b的质量mb=0.6kg、电阻Rb=3Ω,它们分别从图中M、N处同时由静止开始在导轨上无摩擦向下滑动,且都能匀速穿过磁场区域,当a杆刚穿出磁场时b杆正好进入磁场.设重力加速度为g=10m/s2.(不计a、b之间的作用)求:
(1)在整个过程中,a、b两杆完全穿出磁场区克服安培力分
别做的功;
(2)设a、b杆在磁场中的运动速率分别为,则
的值为多少?
(3)M点和N点距水平虚线L1的高度.
正确答案
(1)
(2)
(3)
解:(1)因 a、b杆在磁场中做匀速运动,设 a杆克服安培力做功,由动能定理可得:
…………① (1分)
解得:② (1分)
同理设b杆克服安培力做功,由动能定理得:
…………③ (1分)
解得:④ (1分)
(2)当杆以速度
在磁场中匀速运动时,回路的
总电阻为 ⑤ (1分)
杆中产生感应电动势为:
…⑥
杆产生感应电流为:
……⑦
由杆做匀速运动有:
……⑧
由⑤⑥⑦⑧可得:……⑨ (2分)
同理b杆以速度在磁场中匀速运动时,回路总电阻为
…⑩ (1分)
b杆中产生感应电动势为:…
b杆产生感应电流为:……
由b杆做匀速运动有:…
由⑩可得:
…
(1分)
由⑨可得:
……
(1分)
(3)设a杆在磁场中运动历时为t,则有:
…………
(1分)
…………
(1分)
结合式
解得:
………
(1分)
依得:
…
(1分)
联立式解得:
(1分)
所以:
(1分)
将某种材料做成的均匀长方体锯成A、B、C三个物块然后对拼在一起,放在光滑水平面上,如图所示,A、B两物块质量都是1kG.用8N的水平力F从正面推C,使A、B、C组成的长方体保持矩形的整体沿力的作用方向平动.求:
(1)运动中C对A的作用力的大小和方向;
(2)运动中B对C的静摩擦力的大小和方向;
(3)如果从力开始作用时计时,经过3s,对A、B两物体共做了多少功?
正确答案
(1)2N,方向与F相同.(2)1N,方向如图 (3)36J
(1)a==2m/
,
∴=2N,方向与F相同.
(2)=1N,方向如图.
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