- 机械能守恒定律
- 共29368题
如图所示,竖直放置的光滑圆弧面AB与光滑的凹槽BbcC平滑衔接,CD为光滑的直轨道.质量为m=1kg的小铁块(可视为质点)自圆弧的A点由静止开始滑下,A、B两点的高度差h=0.45m,小铁块运动到B点后水平滑上质量为M=2kg的小车,小车的长度为L=0.65m,小铁块与小车的动摩擦因素µ=0.5,小车的最右端与凹槽右端Cc的水平距离为S=0.7m,小车与凹槽右端Cc碰撞后立刻静止,并与Cc粘合在一起不再分离.g=10m/s2.
求(1)小铁块运动到B点的速度大小v0
(2)小车与凹槽右端Cc即将碰撞前的速度大小v
(3)小铁块自静止开始到滑离小车的运动过程中克服摩擦力所做的功Wf.
正确答案
(1)设小铁块由A运动到B点的速度为v0,由动能定理有:
mgh=m
解得:v0=3m/s
(2)设小铁块滑上小车后具有共同速度v1,由动量守恒定律有
mv0=(M+m)v1
解得:v1=1m/s
在该过程中,设小车的位移为s1,由动能定理有
μmgs1=M
解得s1=0.2s<s,可知小车还没到达凹槽右端
设小铁块在此过程的位移为s2,由动能定理有
-μmgs2=m
-
m
解得s2=0.8m
小铁块与小车的位移之差△s=s2-s1=0.6m<L,可知小铁块没从小车上滑落.
综合以上分析,小车与凹槽右端Cc端即将碰撞前的速度速度大小v=v1=1m/s.
(3)小铁块滑上小车到与小车具有共同速度过程克服摩擦力做的功为W1,有
W1=μmgs2=4J
从小车与Cc端碰撞到小铁块离开小车的过程中小铁块克服摩擦力做的功为W2,
W2=μmg(L-△s)=0.25J
所以小铁块自静止开始到滑离小车的运动过程中克服摩擦力所做的功
Wf=W1+W2=4.25J
答:
(1)小铁块运动到B点的速度大小v0是3m/s.
(2)小车与凹槽右端Cc即将碰撞前的速度大小v是1m/s.
(3)小铁块自静止开始到滑离小车的运动过程中克服摩擦力所做的功Wf是4.25J.
如图所示,长度为l的轻绳上端固定在O点,下端系一质量为m的小球(小球的大小可以忽略)。、
(1)在水平拉力F的作用下,轻绳与竖直方向的夹角为,小球保持静止,画出此时小球的受力图,并求力F的大小。
(2)由图示位置无初速度释放小球,求当小球通过最低点时的速度大小及轻绳对小球的拉力。不计空气阻力。
正确答案
(1)F=mgtanα(2),方向竖直向上
(1)受力图见右
据平衡条件,应满足
拉力大小F=mgtanα
(2)运动中只有重力做功,根据动能定理:
-0
则通过最低点时,小球的速度大小
根据牛顿第二定律
解得轻绳对小球的拉力
,方向竖直向上
本题考查动能定理和圆周运动,根据机械能守恒计算最低点速度,根据合力提供向心力计算绳子拉力
一个足球质量为3kg,以30 m/s的速度被踢到60m远处,在飞行过程中的最大高度是3m那么足球的初动能是 J,球在飞行过程中的最大重力势能为____J.(取g=10m/s2)
正确答案
1350 (3分) 90
略
将质量为1 kg的物体以20 m/s的初速度竖直向上抛出,当物体落回原处时的速度大小变为16 m/s,则在整个过程中,物体克服阻力做的功是__________J.
正确答案
72
整个过程只有阻力做功,设为W,根据动能定理有:
W=mv22-
mv12=
×1×(162-202) J="-72" J
所以物体克服阻力做的功是72 J.
如图是“验证动能定理”实验中得到的一条纸带,已知打点计时器所用电源的频率为50Hz,当地的重力加速度g=10m/s2,测得所用重物的质量为1.0kg,A、B、C、D是连续打出的四个点,它们到O点的距离图上已标出。则由图中数据可知,重物由O点运动到C点,重力做的力大小等于 J,动能的增加量等于 J,(计算保留2位小数)动能的增加量小于重力势能的减少量的主要原因是 。
正确答案
8.02 8.00 摩擦阻力做功
略
如图16所示是2008年北京奥运会上我国某优秀运动员跳水运动员在跳台上腾空而起的英姿,跳台距水面高度为10m,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1m,当她下降到手触及水面时双手伸直,双手做一个翻掌压水花的动作。这时她的重心离水面大约也是1m,若从最高点到手触及水面的过程中其重心看作自由落体运动,那么:入水之后,她的重心能下沉到离水面约2.5m处,试估算水对她的阻力约是重力多少倍?
正确答案
5.4
运动员从起跳到触水的过程中,由动能定理得:
从触水到速度减为零的过程中,由动能定理得:
解之得:
(10分)如图甲所示,一质量为m =1kg的物块静止在粗糙水平面上的A点,从t = 0时刻开始,物体在受按如图乙所示规律变化的水平力F作用下向右运动,第3s末物块运动到B点时速度刚好为0,第5s末物块刚好回到A点,已知物块与粗糙水平间的动摩擦因数μ= 0.2(g取10m/s2),求:
(1)AB间的距离;
(2)水平力F在5s时间内对物块所做功。
正确答案
(1)4m
(2)24J
(1)在3s-5s物块在水平恒力F作用下由B点匀加速直线运动到A点,
设加速度为a,AB间的距离为s,则
①
②
(3分)
③ (2分)
(2)设整个过程中F所做功为WF,物块回到A点的速度为VA,由动能定理得:
④ (3分)
⑤ (1分)
(1分)
甲、乙两物体,质量分别为m和M,它们具有相同的初动能,在水平面上滑行时,它们与水平面之间的动摩擦因数相同,那么它们滑行距离之比为多大?滑行时间之比为多大?
正确答案
如图所示,一物体从斜面上A点开始沿斜面向下运动,初动能为40J,经过B点时动能减少10J,机械能减少了30J,到达C点时恰好停止。如果从C点开始沿斜面向上运动,恰好到达A点停止,则它在C点时的动能为___________J。
正确答案
200J
物体从A到B过程中,动能改变量,机械能改变量
,又因为机械能改变量
,∴
,
。
物体从B到C过程中,
则,∴
。
从A到C过程中由动能定理得,
;∴
,
则。
同理,从C到A应用动能定理得
(12分)如图,一质量为2kg的铁球从离地面2m高处自由下落,陷入沙坑2cm深处,求沙子对铁球的平均阻力?(6分)
正确答案
2020N
全过程根据动能定理,
得:
在某中学举办的智力竞赛中,有一个叫做“保护鸡蛋”的竞赛项目。要求制作一个装置,让鸡蛋从两层楼的高度落到地面且不被摔坏。如果没有保护,鸡蛋最多只能从0.l m的高度落到地面而不被摔坏。有一位同学设计了如图所示的一个装置来保护鸡蛋,用A,B两块较粗糙的夹板夹住鸡蛋,A夹板和B夹板与鸡蛋之间的摩擦力都为鸡蛋重力的5倍。现将该装置从距地面4m的高处落下,装置着地时间短且保持竖直不被弹起。取g=10 m/s2,不考虑空气阻力,求:
(1)如果没有保护,鸡蛋直接撞击地面而不被摔坏,其速度最大不能超过多少?
(2)如果使用该装置,鸡蛋夹放的位置离装置下端的距离x至少为多少米?(保留三位有效数字)
正确答案
解:(1)如果没有保护,鸡蛋直接撞击地面而不被摔坏,其速度最大为鸡蛋从高度h=0.1 m处自由落地时的速度,即
,
(2)装置从高度H=4 m处落到地面时,鸡蛋的速度为v
,
装置与地面作用过程中,鸡蛋从离地x处滑到地面时速度只要小于vm就不会被摔坏,有
x=0.433 m
一个物体从斜面底端的A点冲上斜面,滑到B点时,其动能减少100J,机械能减少30J。当它再次返回A点时,动能为100J,那么当它刚冲上斜面通过A点时具有动能为___________J。
正确答案
250J
动能减少100损失30,则滑到最高点动能减少E损失为X,对应比可得
则来回损失,还剩
,则
如图所示,物体沿斜面匀速下滑,在这个过程中物体所具有的动能_________,重力势能_________,机械能_________(填“增加”、“不变”或“减少”)
正确答案
不变;减少;减少
物体匀速下滑,速度不变,动能不变,高度降低重力势能减小,机械能等于重力势能和动能之和,则机械能减小。
正确答案
(1)支持甲的观点(2)
①支持甲的观点:.......2
若a在同一等势面上,则根据动能定理:.......2
而
则说明有0 a电场力做正功 而
则 即
.......3
②由a b 电场力做功为0
则.......6
.......2
如图所示,高为0.3m的水平通道内,有一个与之等高的质量为=1.2kg表面光滑的立方体,长为=0.2m的轻杆下端用铰链连接于点,点固定在水平地面上竖直挡板的底部(挡板的宽度可忽略),轻杆的上端连着质量为=0.3kg的小球,小球靠在立方体左侧。取=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8。
(1)为了使轻杆与水平地面夹角α=37°时立方体平衡,作用在立方体上的水平推力1应为多大?
(2)若立方体在2=4.5N的水平推力作用下从上述位置由静止开始向左运动,则刚要与挡板相碰时其速度多大?
(3)立方体碰到挡板后即停止运动,而轻杆带着小球向左倒下碰地后反弹恰好能回到竖直位置,若小球与地面接触的时间为=0.05s,则小球对地面的平均冲击力为多大?
(4)当杆回到竖直位置时撤去2,杆将靠在立方体左侧渐渐向右倒下,最终立方体在通道内的运动速度多大?
正确答案
解:(1)对小球有
(2)
可解得1=0.8m/s
(3)设小球碰地的速度为2,有
可解得
设小球碰地后反弹的速度为3,有
可解得
对小球的碰地过程,根据牛顿第二定律有
可解得=27.9N
(4)设杆靠在立方体向右倒下与地面的夹角为θ时小球与立方体分离,此时小球与立方体的速度分别为和可有
联立上述方程可解得。
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