- 机械能
- 共1183题
如图所示,空间有一场强为E、水平向左的匀强电场,一质量为m、电荷量为+q的滑块(可视为质点)在粗糙绝缘水平面上由静止释放,在电场力的作用下向左做匀加速直线运动,运动位移为L时撤去电场。设滑块在运动过程中,电荷量始终保持不变,已知滑块与水平面间的动摩擦因数为μ。
(1)画出撤去电场前滑块运动过程中的受力示意图,并求出该过程中加速度a的大小;
(2)求滑块位移为L时速度v的大小;
(3)求撤去电场后滑块滑行的距离x。
正确答案
见解析。
解析
(1)滑块沿轨道向左运动过程中的受力如图所示。
根据牛顿运动定律:
又因为
所以
(2)物块向左做匀加速直线运动,根据运动学公式:
所以
(3)滑块在导轨运动的整个过程中,根据动能定理有
知识点
8.同学们参照伽利略时期演示平抛运动的方法制作了如题8图所示的实验装置.图中水平放置的底板上竖直地固定有M板和N板.M 板上部有一半径为的
圆弧形的粗糙轨道,P为最高点,Q为最低点,Q点处的切线水平,距底板高为
。N板上固定有三个圆环。将质量为
的小球从P处静止释放,小球运动至Q飞出后无阻碍地通过各圆环中心,落到底板上距Q水平距离为
处。不考虑空气阻力,重力加速度为
。求:
(1)距Q水平距离为的圆环中心到底板的高度;
(2)小球运动到Q点时速度的大小以及对轨道压力的大小和方向;
(3)摩擦力对小球做的功.
正确答案
(1)到地板的高度:
(2)速度的大小: 压力的大小:
方向:竖直向下
(3)摩擦力对小球做的功:
解析
解析已在路上飞奔,马上就到!
知识点
10.某快递公司分拣邮件的水平传输装置示意图如图,皮带在电动机的带动下保持的恒定速度向右运动,现将一质量为
的邮件轻放在皮带上,邮件和皮带间的动摩擦力因数
,设皮带足够长,取
,在邮件与皮带发生相对滑动的过程中,求
(1)邮件滑动的时间t
(2)邮件对地的位移大小x
(3)邮件与皮带间的摩擦力对皮带做的功W
正确答案
(1)设邮件放到皮带上与皮带发生相对滑动过程中受到的滑动摩擦力为F,则
Fm=μmg ①
取向右为正方向,对邮件应用动量定理,有
Ft=mv-0 ②
由①②式并代入数据得
t=0.2s ③
(2)邮件与皮带发生相对滑动的过程中,对邮件应用动能定理,有
Fx=1/2mv-0 ④
由①④式并代入数据得
x=0.1m ⑤
(3)邮件与皮带发生相对滑动的过程中,设皮带相对地面的位移为s,则
s=vt ⑥
摩擦力对皮带做的功
W=-Fs ⑦
由①③⑥⑦式并代入数据得
W=-2J ⑧
解析
解析已在路上飞奔,马上就到!
知识点
22.一质量为0.5kg的小物块放在水平地面上的A点,距离A点5m的位置B处是一面墙,如图所示。物块以v0=9m/s的初速度从A点沿AB方向运动,在与墙壁碰撞前瞬间的速度为7m/s,碰后以6m/s的速度反向运动直至静止。g取10m/s2.
(1) 求物块与地面间的动摩擦因数μ;
(2) 若碰撞时间为0.05s,求碰撞过程中墙面对物块平均作用力的大小F;
(3) 求物块在反向运动过程中克服摩擦力所做的功W。
正确答案
(1)由动能定理,有: 可得
。
(2)由动量定理,有 可得
(3)。
解析
解析已在路上飞奔,马上就到!
知识点
4.如图,一半径为R的半圆形轨道竖直固定放置,轨道两端登高。质量为m的质点自轨道端点P由静止开始滑下,滑到最低点Q时,对轨道的正压力为2mg,重力加速度大小为g,质点自P滑到Q的过程中,克服摩擦力所做的功为( )
正确答案
解析
解析已在路上飞奔,马上就到!
知识点
6.如图所示,半圆槽光滑、绝缘、固定,圆心是O,最低点是P,直径MN水平,a、b是两个完全相同的带正电小球(视为点电荷),b固定在M点,a从N点静止释放,沿半圆槽运动经过p点到达某点Q(图中未画出)时速度为零。则小球a( )
A.从N到Q的过程中,重力与库仑力的合力先增大后减小
B.从N到P的过程中,速率先增大后减小
C.从N到Q的过程中,电势能一直增加
D.从P到Q的过程中,动能减少量小于电势能增加量
正确答案
BC
解析
解析已在路上飞奔,马上就到!
知识点
如图所示,一半径为R的圆弧形轨道固定在水平地面上,O为最低点,轨道末端A、B两点距离水平地面的高度分别为h和2h,h<<R。分别从A、B两点同时由静止释放甲、乙两个完全相同的小球。不计轨道与球之间的摩擦及空气阻力,不计两球碰撞过程中的机械能损失。
正确答案
解析
略
知识点
如图8所示,在竖直面内有一个光滑弧形轨道,其末端水平,且与处于同一竖直面内光滑圆形轨道的最低端相切,并平滑连接。A、B两滑块(可视为质点)用轻细绳拴接在一起,在它们中间夹住一个被压缩的微小轻质弹簧。两滑块从弧形轨道上的某一高度由静止滑下,当两滑块刚滑入圆形轨道最低点时拴接两滑块的绳突然断开,弹簧迅速将两滑块弹开,其中前面的滑块A沿圆形轨道运动恰能通过轨道最高点。已知圆形轨道的半径R=0.50m,滑块A的质量mA=0.16kg,滑块B的质量mB=0.04kg,两滑块开始下滑时距圆形轨道底端的高度h=0.80m,重力加速度g取10m/s2,空气阻力可忽略不计。求:
(1)A、B两滑块一起运动到圆形轨道最低点时速度的大小;
(2)滑块A被弹簧弹开时的速度大小;
(3)弹簧在将两滑块弹开的过程中释放的弹性势能。
正确答案
见解析。
解析
(1)设滑块A和B运动到圆形轨道最低点速度为v0,对滑块A和B下滑到圆形轨道最低点的过程,根据动能定理,有(mA+mB)gh=(mA+mB)v02
解得:v0=4.0m/s
(2)设滑块A恰能通过圆形轨道最高点时的速度大小为v,根据牛顿第二定律有
mAg=mAv2/R
设滑块A在圆形轨道最低点被弹出时的速度为vA,对于滑块A从圆形轨道最低点运动到最高点的过程,根据机械能守恒定律,有 mAvA2=mAg•2R+
mAv2
代入数据联立解得:vA=5.0 m/s
(3)对于弹簧将两滑块弹开的过程,A、B两滑块所组成的系统水平方向动量守恒,设滑块B被弹出时的速度为vB,根据动量守恒定律,有
(mA+mB)v0=mA vA+mB vB
解得: vB=0
设弹簧将两滑块弹开的过程中释放的弹性势能为Ep,对于弹开两滑块的过程,根据机械能守恒定律,有 (mA+mB)v02 + Ep=
mAvA2
解得:Ep=0.40J
知识点
如图所示,水平面上固定一轨道,轨道所在平面与水平面垂直,其中bcd是一段以O为圆心、半径为R的圆弧,c为最高点,弯曲段abcde光滑,水平段ef粗糙,两部分平滑连接,a、O与ef在同一水平面上。可视为质点的物块静止于a点,某时刻给物块一个水平向右的初速度,物块沿轨道经过c点时,受到的支持力大小等于其重力的倍,之后继续沿轨道滑行,最后物块停在轨道的水平部分ef上的某处。已知物块与水平轨道ef的动摩擦因数为μ,重力加速度为g。
求:
(1)物块经过c点时速度v的大小;
(2)物块在a点出发时速度v0的大小;
(3)物块在水平部分ef上滑行的距离x。
正确答案
见解析。
解析
(1)在c点对物块受力分析,根据牛顿运动定律:
(2)物块A从a到c,根据机械能守恒定律:
(3)设物块A在水平轨道上滑行的距离为x,从e到f,根据动能定理:
知识点
9.严重的雾霾天气,对国计民生已造成了严重的影响,汽车尾气是形成雾霾的重要污染源,“铁腕治污”已成为国家的工作重点,地铁列车可实现零排放,大力发展地铁,可以大大减少燃油公交车的使用,减少汽车尾气排放。
若一地铁列车从甲站由静止启动后做直线运动,先匀加速运动20s达到最高速度72km/h,再匀速运动80s,接着匀减速运动15s到达乙站停住。设列车在匀加速运动阶段牵引力为1×106N,匀速运动阶段牵引力的功率为6×103kW,忽略匀减速运动阶段牵引力所做的功。
(1)求甲站到乙站的距离;
(2)如果燃油公交车运行中做的功与该列车从甲站到乙站牵引力做的功相同,求公交车排放气体污染物的质量。(燃油公交车每做1焦耳功排放气体污染物3×10-6克)
正确答案
(1)设立车匀加速直线运动阶段多用的时间,距离为
;在匀速直线运动阶段所用的时间为
距离为
,速度为v;在匀减速运动阶段所用的时间为
,距离为
;甲站到乙站的距离为s。则
s1= ①
s2=vt2 ②
s3= ③
s=+
+
④
由①②③④式联立,并代入数据解得: s=1950m ⑤
说明:①③式各2分,②④⑤各1分。
(2)设列车在匀加速直线运动阶段的牵引力为F,所做的功为W1;在匀速直线运动阶段的牵引力的功率为P,所做的功为W2。设燃油公交车做与该列车从甲站到乙站相同的功W,将排放气态污染物质量为M。则
W1=Fs1 ⑥
W2=Pt2 ⑦
W= W1+ W2 ⑧
M= (3×10-9kg·J-1) ·W ⑨
联立①⑥⑦⑧⑨式并带入数据得
M=2.04 kg ⑩
说明:⑥⑦⑨各2分,⑧⑩式各1分。
解析
解析已在路上飞奔,马上就到!
知识点
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