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题型:简答题
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简答题

如图是放置在竖直平面内游戏滑轨的模拟装置,滑轨由四部分粗细均匀的金属杆组成:水平直轨AB,半径分别为R1=1.0m和R2=3.0m的弧形轨道APC和BQD,倾斜直轨CD长为L=6 m,AB、CD与两圆形轨道相切,其中倾斜直轨CD部分表面粗糙,动摩擦因数为,其余各部分表面光滑。一质量为m=2kg的滑环套在滑轨上,从AB的中点E处以v0=10 m/s的初速度水平向左运动。已知:sin37°=0.6,cos37°=0.8(取g=10 m/s2)。求:

(1)滑环第一次通过圆O2的最低点F处时对轨道的压力;

(2)滑环在克服摩擦力做功过程中所经过的总路程。

正确答案

解:(1)滑环第一次由E到F点过程,由机械能守恒得

在F点,满足

解得

由牛顿第三定律知,滑环对轨道的压力为166.7 N

(2)滑环在每次经过DC段时克服摩擦力做功,机械能转化为内能,因μ

解得s=78m

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简答题

下图是简化后的跳台,滑雪的雪道示意图。整个雪道由倾斜的助滑雪道AB和着陆雪道DE,以及水平的起跳平台CD组成,AB与CD圆滑连接。运动员从助滑雪道AB上由静止开始,在重力作用下,滑到D点水平飞出,不计飞行中空气阻力,经2s在水平方面向飞行了60m,落在着陆雪道DE上。已知从B到点D点运动员的速度大小不变。(g取10m/s2)求

(1)运动员在AB段下滑到B点的速度大小;

(2)若不计阻力,运动员在AB段下滑过程中下降的高度;

(3)若运动员的质量为60kg,在AB段下降的实际高度是50m,此过程中他克服阻力所做的功。

正确答案

解:(1)运动员从D点飞出时的速度

依题意,下滑到助滑雪道末端B点的速度大小是30m/s

(2)在下滑过程中机械能守恒,有

下降的高度

(3)根据能量关系,有

运动员克服阻力做功

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简答题

(选修3-5选做题)

如图,小球a、b用等长细线悬挂于同一固定点。让球a静止下垂,将球b向右拉起,使细线水平。从静止释放球b,两球碰后粘在一起向左摆动,此后细线与竖直方向之间的最大偏角为60°。忽略空气阻力,求

(1)两球a、b的质量之比;

(2)两球在碰撞过程中损失的机械能与球b在碰前的最大动能之比。

正确答案

解:(1)设球b的质量为m2,细线长为L,球b下落至最低点,但未与球a相碰时的速度为v,由机械能守恒定律得  ①

式中g是重力加速度的大小。设球a的质量为m1;在两球碰后的瞬间,两球共同速度为v',以向左为正。有动量守恒定律得 ②

设两球共同向左运动到最高处,细线与竖直方向的夹角为θ,由机械能守恒定律得

联立①②③式得

代入数据得

(2)两球在碰撞过程中的机械能损失是

联立①⑥式,Q与碰前球b的最大动能Ek(Ek=)之比为

联立⑤⑦式,并代入题给数据得  ⑧

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简答题

如图所示,固定在地面上的光滑的1/4圆弧面与车的上表面平滑相接,在圆弧面上有一个滑块,其质量为=2kg,在从=1.25m的1/4圆弧面顶端由静止下滑,车的质量为=6kg,在车的左端有一个质量=2kg的滑块,滑块均可看作质点,滑块碰撞后粘合一起共同运动,最终没有从车上滑出,已知滑块与车的动摩擦因数均为,车C与水平地面的摩擦忽略不计.取10m/s2.求:

(1)滑块滑到圆弧面末端时对轨道的压力大小;

(2)滑块碰撞后瞬间的共同速度的大小;

(3)车的最短长度。

正确答案

解:(1)根据机械能守恒定律:  

根据牛顿第二定律:

根据牛顿第三定律,压力大小也为60N

(2)A物块与B物块碰撞:  

 (3)A、B在C上滑行受到的摩擦力为: 

A、B在C上滑行满足动量守恒:

 

根据能量守恒

  

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简答题

如图,一倾角为30°的光滑斜面,底端有一与斜面垂直的固定档板M,物块A、B之间用一与斜面平行轻质弹簧连结,现用力缓慢沿斜面向下推动物块B,当弹簧具有5J弹性势能时撤去推力,释放物块B;已知A、B质量分别为5kg、2kg,弹簧的弹性势能表达式为EP=kx2,其中k为弹簧的劲度系数,大小为1000N/m,x为弹簧形变量.(g取10m/s2

(1)求当弹簧恢复原长时,物块B的速度;

(2)试判断在B上升过程中,能否将A 拉离档板?若能,请计算A刚离开档板时B的动能;若不能,请计算B在最高点处的加速度.

正确答案

(1)由EP=kx2得,刚撤去推力时,弹簧的压缩量x1=0.1m…①

弹簧恢复原长的过程中,物块B和弹簧组成的系统机械能守恒,

由EP=mBgx1sinθ+mBv2…②得

   v=2m/s…③

(2)假设A能被拉离挡板,在A刚被拉离时,有弹簧弹力F=mAgsinθ…④

结合F=kx2,此时弹簧伸长量x2=0.025m…⑤

此时弹性势能EP=0.3125J…⑥

相对于弹簧原长处重力势能增量为△EP=mBg△h=0.25J…⑦

因为弹簧处于原长时物块B的动能Ek0=mBv2=4J…⑧

由于Ek0>EP+△EP,所以能将物块A 拉离档板,且此时物块B的动能为:Ekt=Ek0-EP-△EP,得Ekt=3.44J…⑨

答:

(1)当弹簧恢复原长时,物块B的速度为2m/s;

(2)在B上升过程中,能将物块A拉离档板,且此时物块B的动能为3.44J.

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