- 机械能守恒定律
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荡秋千是一种常见的娱乐活动,也是我国民族运动会上的一个比赛项目。若秋千绳的长度为2.0m,荡到最高点时秋千绳与坚直方向成60o角,求荡到最低点时秋千的速度?(忽略空气阻力和摩擦)
正确答案
由最高点到最低点,由动能定理可得:
由最高点到最低点,由动能定理可得:
如图所示,质量为2kg的物体,自竖直平面内半径为1m的四分之一光滑圆弧轨道的最高点A,由静止开始滑下进入水平直轨道BC,BC = 2m,物体与BC轨道的滑动摩擦因数= 0.2.求:
(1) 当它通过BC段进入与AB同样的光滑轨道CD后,它能达到的最大高度H是多少?
(2) 它最后停在BC段的什么位置?
正确答案
解:(1) H =" 0.6" m
(2) s =" 5" m
次,停在中点
略
(10分)如图所示,竖直放置的半径R=80cm的圆轨道与水平轨道相连接。质量为m=50g的小球A以一定的初速度由直轨道向左运动,并沿圆轨道的内壁运动到最高点M,如果球A经过N点时的速度vN=8m/s,经过M点时对轨道的压力为0.5N。求:小球A从N运动到M的过程中克服摩擦阻力做的功Wf。
正确答案
(1)
(2)
略
如图所示,斜面倾角为,质量为m的滑块距挡板P为s,以初速度v沿斜面上滑,滑块与斜面间的动摩擦因数为ц,滑块所受摩擦力小于滑块重力沿斜面的分力,若滑块每次与挡板相碰均无机械能损失,求滑块经过的
路程有多大?
正确答案
略
某消防队员从一平台上跳下,下落2米后双脚触地,接着他用双腿弯曲的方法缓冲,使自身重心又下降了0.5米,在着地过程中地面对他双脚的平均作用力估计为自身所受重力的 倍
正确答案
5
分析:消防队员从平台上跳下后,重力做正功,着地过程中,他受到重力和地面对他的作用力,重力做正功,地面的作用力做负功,对全过程应用动能定理求解地面对他双脚的平均作用力.
解:设消防队员的重力为G,地面对他双脚的平均作用力大小为F.
根据动能定理,对全过程进行研究得:
G(h1+h2)-Fh2=0
得到F=5G,即在着地过程中地面对他双脚的平均作用力估计为自身所受重力的5倍.
故答案为:5
如图所示,斜面倾角为,滑块质量为
,滑块与斜面的动摩擦因数为μ,从距挡板为
的位置以
的速度沿斜面向上滑行。设重力沿斜面的分力大于滑动摩擦力,且每次与P碰撞前后的速度大小保持不变,挡板与斜面垂直,斜面足够长。求滑块从开始运动到最后停止滑行的总路程
。
正确答案
试题分析:由题意可知,物体最后静止在挡板处。(1分)
对物体受力分析: (1分)
物体往返过程中阻力大小不变阻力做的功为(1分)
全程应用动能定理:(2分)
联立解得:(1分)
点评:本题难度较小,阻力做功与位移无关,与路径有关,应用动能定理求解问题时,中间运动不用详细分析,只确定初末状态
(15分)如图15所示,在水平方向的匀强电场中有一表面光滑、与水平面成45°角的绝缘直杆AC,其下端(C端)距地面高度h=0.8 m.有一质量为500 g的带电小环套在直杆上,正以某一速度沿杆匀速下滑,小环离开杆后正好通过C端的正下方P点.(g取10 m/s2)求:
(1)小环离开直杆后运动的加速度大小和方向;
(2)小环在直杆上匀速运动时速度的大小;
(3)小环运动到P点的动能.
正确答案
(1)14.1 m/s2,垂直于杆斜向右下方
(2)2 m/s (3)5 J
(1)小环在直杆上的受力情况如图所示.
由平衡条件得:mgsin45°=Eqcos45°,
得mg=Eq,
离开直杆后,只受mg、Eq作用,则
F合=mg=ma,
a=g=10
m/s2≈14.1 m/s2
方向与杆垂直斜向右下方.
(2)设小环在直杆上运动的速度为v0,离杆后经t秒到达P点,则竖直方向:h=v0sin45°·t+gt2,
水平方向:v0cos45°·t-t2=0
解得:v0==2 m/s
(3)由动能定理得:EkP-mv02=mgh
可得:EkP=mv02+mgh=5 J.
如图所示,ABC是一条滑道,滑雪者从A点由静止开始沿倾斜滑道AB滑下,然后又沿水平滑道BC滑行,最后停在C点.已知A点距水平面的高度为h,A点跟C点间的水平距离为s.试证明:滑雪板跟滑道间的动摩擦因数μ=h/s.
正确答案
由动能定理得
即
由此得
为了缩短航空母舰上飞机起飞前滑行的距离,通常用弹射器弹出飞机,使飞机获得一定的初速度进入跑道加速滑行后起飞.某飞机采用此方法获得初速度v0之后,以恒定功率P在水平跑道上沿直线加速滑行,经时间t离开航空母舰时恰好达到最大速度v下标m,并以此速度顺利起飞.设飞机的质量为m,飞机在跑道上加速滑行时所受的阻力大小恒定,求:
(1)飞机在跑道上加速滑行时所受的阻力;
(2)航空母舰上飞机跑道的最小长度.
正确答案
(1)P/vm (2)[]vm
飞机滑行达到最大速度vm时,牵引力F和阻力Ff恰好相等,由P=Fv得:
Ff=F=.①
(2)对飞机在跑道上加速滑行的过程,由动能定理得:
Pt-Ffs=mvm2-
mv02②
由①②两式解得:
s=[]vm.
一运动员奋力将8 kg的铅球推出10 m远,铅球落地后将地面击出一坑,有经验的教练根据坑的深度认为铅球落地时的速度大约是12 m/s.若铅球出手时的高度为2 m,求推球过程中运动员对球做的功.
正确答案
416 J
设球出手时的速度为v0,则运动员对球做的功W=mv02
对球从以初速度v0抛出到落地的过程由动能定理得:mgh=mv2-
mv02,所以:
W=mv02=
mv2-mgh=
×8×122 J-8×10×2 J="416" J.
如图所示,光滑水平面右端B处连接一个竖直的半径为R=0.5m的光滑半圆轨道.在距离B为x的A点,用水平恒定推力F=20N将质量为m=2kg的小球从静止开始推到B处后撤去水平推力,质点沿半圆轨道运动到最高点C处后又正好落回A点,则距离x的值应为多少?(g=10m/s2)
正确答案
x=2m
(1)小球通过最高点C以后做平抛运动落回到A点,则:
x=vCt, ①
, ② ……………………(2分)
由A点到C点的过程中,只有恒力F和重力对小球做功,由动能定理得:
ΔEk=mv C 2/2 - 0= Fx - mg2R,③ ……………………(4分)
由①~③式,代入数据解出x=2m。 ……………………(2分)
沿水平方向以速度飞行的子弹,恰能射穿竖直方向靠在一起的四块完全相同的木板,若子弹可看成质点,子弹在木板中受到的阻力恒定不变,则子弹在射穿第一块木板后的速度大小为___________
正确答案
本题考查的是对动能定理的应用,
;
(10分)如图所示,用力拉一质量为m的物体,使它沿水平地面匀速移动距离s,若物体和地面间的动摩擦因数为μ,则此力对物体做的功为 。
正确答案
略
(12分)一质量为1kg的物体,位于距地面高h=3m倾角为370的斜面上,从静止开始下滑.已知物体与地面间的动摩擦因数μ=0.2,且经B点时无能量损失,最后滑到C点停止,求BC的长度s为多大?(sin37°=0.6,cos37°=0.8) (8分)
正确答案
11m
全过程根据动能定理,
解方程组得:
s= 11m
(10分)质量为10kg的物体在拉力的作用下运动,求下列各种情况下拉力做的功。(1)拉力沿水平方向,物体在动摩擦因数为0.25的水平地面上以2 m/s2的加速度移动4m。(2)用大小为50N的拉力,以与水平成37°角斜向上拉物体,使物体没水平地面移动4m,物体与地面的动摩擦因数为0.25。(sin37°=0.6,cos37°=0.8 ,g=10m/s2)
正确答案
(1)180 J
(2)160 J
(1)根据牛顿第二定律F-f = ma
得:F = μmg+ma = 45N
所以,WF=FS="45×4J" =" 180" J
(2)WF = FS cos37°=" 50×4×0.8" J =" 160" J
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