- 动能定理的应用
- 共327题
如图所示,粗糙水平地面AB与半径R=0.4m的光滑半圆轨道BCD相连接,且在同一竖直平面内,O是BCD的圆心,BOD在同一竖直线上。质量m=2kg的小物体在9N的水平恒力F的作用下,从A点由静止开始做匀加速直线运动。已知AB=5m,小物块与水平地面间的动摩擦因数为。当小物块运动到B点时撤去力F。取重力加速度g=10m/s2。
求:
(1)小物块到达B点时速度的大小;
(2)小物块运动到D点时,轨道对小物块作用力的大小;
(3)小物块离开D点落到水平地面上的点与B点之间的距离。
正确答案
见解析。
解析
(1)从A到B,根据动能定理有 (-μmg)x =
得 = 5m/s
(2)从B到D,根据机械能守恒定律有
得 = 3m/s
在D点,根据牛顿运动定律有
得 F= -mg = 25N
(3)由D点到落点小物块做平抛运动,在竖直方向有
得
水平面上落点与B点之间的距离为 x = vDt = 3×0.4 = 1.2m
知识点
一质量M=0.8kg的小物块,用长l=0.8m的细绳悬挂在天花板上,处于静止状态。一质量m=0.2kg的粘性小球以速度v0=10m/s水平射向物块,并与物块粘在一起,小球与物块相互作用时间极短可以忽略。不计空气阻力,重力加速度g取10m/s2。
求:
(1)小球粘在物块上的瞬间,小球和物块共同速度的大小;
(2)小球和物块摆动过程中,细绳拉力的最大值;
(3)小球和物块摆动过程中所能达到的最大高度。
正确答案
见解析。
解析
(1)因为小球与物块相互作用时间极短,所以小球和物块组成的系统动量守恒。
(2)小球和物块将以v共开始运动时,轻绳受到的拉力最大,设最大拉力为F,
F=15N
(3)小球和物块将以v共为初速度向右摆动,摆动过程中只有重力做功,所以机械能守恒;设它们所能达到的最大高度为h,根据机械能守恒定律:
h=0.2m
知识点
如图所示,一根细绳的上端系在O点,下端系一个重球B,放在粗糙的斜面体A上,现用水平推力F向右推斜面体使之在光滑水平面上向右匀速运动一段距离(细绳尚未到达平行于斜面的位置),在此过程中
正确答案
解析
略
知识点
如图,在电场强度为E、方向水平向右的匀强电场中,有两个质量均为m的小球A、B(可被视为质点),被固定在一根绝缘轻杆的两端,轻杆可绕与电场方向垂直的固定转动轴O无摩擦转动,小球A、B与轴O间的距离分别为、
,其中小球B上带有电量为
的正电荷,小球A不带电,将轻杆转动到水平方向后,无初速释放,若已知
,求:
(1)轻杆转动到何位置时,小球A、B的速度达到最大;并分别求出A、B两球的最大动能。
(2)A、B两球从静止到获得最大速度的过程中系统的机械能和电势能如何变?变化了多少?
正确答案
见解析
解析
(1)当小球A、B的速度达到最大时,整个系统处于力矩平衡状态。
设此时轻杆与竖直方向夹角为,
解得tan=
,
=30°
当动能最大时,速度也最大,且vB=2vA ,EKB=4EKA 。
据动能定理,对A、B系统,杆从水平位置转到与竖直方向呈30°角位置时,A、B两球的动能达到最大值。
而
解得,
(2)机械能减小,电势能增加,两者大小相等,
知识点
如图所示,表面光滑的固定斜面顶端安装一个定滑轮,小物块A、B用轻绳连接并跨过滑轮(不计滑轮的质量和摩擦)。开始时A、B处于同一高度并恰好处于静止状态,现剪断轻绳后A自由下落,B沿斜面下滑,则在剪断轻绳到物块着地的过程中,两物块
正确答案
解析
略
知识点
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