- 动能 动能定理
- 共113题
有一半径为R=0.4m的光滑半圆轨道,直径BC竖直,与粗糙水平面相切于B点,如图所示。在距B点s=2.1m的A点有一质量为m=0.2kg的小滑块,小滑块与水平面间的动摩擦因数μ = 0.5,在与水平方向成α=53º的恒力F的作用下由静止开始向B点运动,运动到B点时撤去F,小滑块运动到最高点C处时,对轨道的压力大小等于其重力大小的
。试求:(g =10m/s2,sin53º= 0.8,cos53º= 0.6)
24.小滑块运动到C点时速度的大小?
25.小滑块运动到圆轨道的B点,撤去F时受到轨道的支持力为多大?
26.恒力F的大小?
正确答案
解析
(1)在C点:
考查方向
考查物体做圆周运动向心力的分析,及其与速度的关系公式:
解题思路
分析物体在C点的受力,得出合外力,根据合外力提供向心力 ,求得C点的速度。
易错点
对向心力由什么力提供容易模糊不清。
正确答案
(2)12.5N
解析
(2)在从B到C的过程中,由机械能守恒定律可知
在B点:
考查方向
考查根据动能动能定理求速度:
解题思路
根据B到C过程中动能定理的公式解得物体在B点的速度,根据速度与向心力、合外力
易错点
对向心力由什么力提供容易模糊不清。
正确答案
(3)2N
解析
在从A到B的过程中
(也可以用动能定理求解
考查方向
考查牛顿第二运动定律:F合力=ma。考查运动学的基本公式:
解题思路
对A到B的过程中使用动能定理解得恒力F的大小,或者根据运动学公式求出加速度a,再根据匀速运动的条件(受力平衡) 求解恒力F的大小。
易错点
对向心力由什么力提供容易模糊不清。
如图甲所示,M、N 为一对竖直放置的平行金属板,中心各有一小孔 P 和 Q,PQ 连线 垂直金属板,现有质量 m=2.0×10-27 kg,电荷量 q=1.6×10-19C 带正电的粒子连续不断地从 小孔 P 飘入 M、N 板之间,带电粒子在小孔 P 处的初速可忽略。在 M、N 间加有如图乙所 示的交变电压,且 t=0 时 M 板电势高于 N 板电势。带电粒子在 M、N 间运动过程中,粒子 所受重力以及粒子之间的相互作用力均可忽略不计。
28.如果两平行金属板间距离 d=5.0cm, 求:
①带电粒子从小孔 Q 中射出时的最大速度值;
② 在 t=0.125×10 s 时飘入小孔 P 的带电粒子到达小孔 Q 时的动能;
29.如果在 时间内(n=0,1,2,„„),由小孔 P 飘入的带 电粒子都能从小孔 Q 中射出,则两板间距离 d 应满足怎样的条件。
正确答案
(1)①②5.0×10-20J
解析
(1)带电粒子在电场中运动的加速度
①带电粒子经过半个周期加速运动,前进的距离 即从t=0时刻飘入P孔的粒子经过0.5T时间刚好运动到Q孔,并从Q孔射出。此时的速度即最大速度。
②在t=0.125×10-5s时刻飘入P孔的带电粒子,在时间内,加速向右运动位移
粒子做减速运动的位移
设带电粒子到达小孔Q的动能为EkQ,由动能定理
解得EkQ=5.0×10-20J
考查方向
解题思路
(1)进入到金属板之间的带电粒子的加速度根据牛顿第二定律和
结合求解.再由Vm=at即可求出最大速度。
易错点
此题很难,每个点都容易出错。
正确答案
(2)d<2.5cm
解析
(2)如果只在[n~(n+0.25)]×10-5s内,
即在每个周期的时间内从小孔P飘入的粒子均能从Q孔射出,
只要每个周期内时刻从小孔P飘入的带电粒子能从Q孔射出,
则在每个周期内之前飘入小孔P的粒子就一定能从Q孔射出。
每个周期内时刻飘入的带电粒子,
在时间内向右加速运动,
在时间内向右减速到零,此后则返回向左运动。
所以,
在每个周期内时刻飘入的带电粒子,
在时刻向右运动到最远点,
并可从小孔Q中射出,
则两板间距离d应满足的条件是时间内的位移s>
解得 s =2.5cm 即两板间距离d应满足的条件是d<2.5cm
考查方向
解题思路
(2)通过分析每个周期内带电粒子的运动情况,确定只有在每个周期的0~
时间内放出的带电粒子才能从小孔Q中射出时应满足的条件,根据牛顿第二定律和运动学公式求解各物理量之间应满足的关系.
易错点
此题很难,每个点都容易出错。
20.如图所示,可视为质点的质量为m且所带电量为q的小球,用一绝缘轻质细绳悬
挂于O点,绳长为L,现加一水平向右的足够大的匀强电场,电场强度大小为 ,小球初始位置在最低点,若给小球一个水平向右的初速度,使小球能够在竖直面内做圆周运动,忽略空气阻力,重力加速度为g。则下列说法正确的是( )
正确答案
解析
因为在小球在运动过程中电场力做了功,所以机械能不守恒,故A错误,B正确;
小球在运动过程中电场力,方向为水平方向,重力和电场力的合力大小为
,方向与水平方向夹角为53度斜向下,则电场和重力场可等效为一个方向与水平方向夹角为53度斜向下的一个等效场,当小球在等效场的最高点绳上的力为0时速度最小,此时重力和电场力的合力提供向心力根据
解得小球在运动过程的最小速度为
。当小球在等效场的最高低点时根据动能定理
,解得
=
此时速度
为恰好做圆周运动时最大速度,所以为最大速度的最小值,所以D正确。所以本题正确答案为BD。
考查方向
解题思路
1、根据机械能守恒定律的条件判定是否守恒。
2、找出电场力和重力的合力的大小方向,将电场和重力场等效,在等效场的最高点速度最小,根据动能定理求出最小速度。
易错点
本题的易错点就是以为在竖直最高点速度最小。
知识点
16.如图,电梯质量为M,地板上放置一个质量为m的物体,轻质钢索拉电梯由静止开始向上加速运动,当上升高度为H时,速度达到v,不计空气阻力,则
正确答案
解析
A选项,对电梯与物体整体使用动能定理有:W拉力-(M+m)gH=(M+m)v2,得钢索的拉力做功W拉力=
(M+m)v2+(M+m)gH,故A、B选项错误。C选项,单独对物体使用动能定理有:W支持力-mgH=
mv2,得地板对物体的支持力做功
W支持力=mv2+mgH,故C选项正确。D选项,根据公式P=Fv,v是瞬时值计算的功率也是瞬时值,由于在运动过程中速度一直变化,故P=Fv=mgv是瞬时值,故D选项错误。
考查方向
1、考查动能定理的基本公式。
2、整体法与隔离法分析物体运动。
3、功率的公式P=Fv。
解题思路
1、对电梯与物体进行整体分析,受重力和绳子拉力,拉力做正功,重力做负功,写出动能定理的表达式:W拉力-(M+m)gH=(M+m)v2。
2、单独分析物体受重力和地板对物体的支持力,支持力做正功,重力做负功,写出动能定理的表达式:
W支持力-mgH=mv2。
3、根据功率公式P=Fv分析平均功率。
易错点
1、误认为绳子拉力做功等于物体动能变化量。
2、运用动能定理时对物体受力分析不完全。
3、不理解克服重力做功的含义:即重力做负功。
知识点
如图所示,长 L=0.20m 的不可伸长的轻绳上端固定在 O 点, 下端系一质量 m=0.10kg 的小球(可视为质点),将绳拉至水平位 置,无初速地释放小球。当小球运动至 O 点正下方的 M 点时,绳 刚好被拉断。经过一段时间,小球落到了水平地面上 P 点,P 点 与 M 点的水平距离 x=0.80m,不计空气阻力,取重力加速度 g=10m/s2。求:
23.小球运动至 M 点时的速率 v;
24.M 点距水平地面的高度 h。
25.绳所能承受的最大拉力 F 的大小;
正确答案
(1)2.0
解析
(1)小球自绳处于水平位置释放到最低点的过程机械能守恒,则有mgL=mv2 解得
m/s
考查方向
抛体运动功能关系、机械能守恒定律及其应用牛顿运动定律、牛顿定律的应用
解题思路
(1)因为是曲线运动,所以对小球由机械能守恒或者动能定理列方程求解;
易错点
不应该出错
正确答案
0.8m
解析
设小球自M点到P点的运动时间为t,则h=gt2, x=vt 解得h=0.80m
考查方向
解题思路
由平抛运动规律求解。
易错点
不应该出错
正确答案
3N
解析
设小球通过最低点时绳的拉力为F′,根据牛顿第二定律有 解得 F′=3.0N 根据牛顿第三定律可知绳所能承受最大拉力F=3N。
考查方向
抛体运动功能关系、机械能守恒定律及其应用牛顿运动定律、牛顿定律的应用
解题思路
在M点由合力提供向心力可求F;
易错点
不应该出错
扫码查看完整答案与解析