- 机械能
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如图甲所示,静止在水平地面上的物块A,受到水平拉力F的作用,F与时间t的关系如图乙所示。设物块与地面间的最大静摩擦力fm的大小与滑动摩擦力大小相等。则
正确答案
解析
略
知识点
如图,在光滑绝缘水平面上有两个带电量分别为+q、-2q的小球,由静止开始释放两球,
则两球相互靠近的过程中,对两球组成的系统( )
正确答案
解析
略
知识点
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,电荷量为+q的小球。整个装置处于水平向右,场强大小为的匀强电场中。重力加速度为g。
(1)求小球在电场中受到的电场力大小F;
(2)当小球处于图中A位置时,保持静止状态。若剪断细绳,求剪断瞬间小球的加速度大小a;
(3)现把小球置于图中位置B处,使OB沿着水平方向,轻绳处于拉直状态。小球从位置B无初速度释放。不计小球受到的空气阻力。求小球通过最低点时的速度大小v。
正确答案
见解析。
解析
(1)小球所受的电场力
(2)根据平行四边形定则
根据牛顿第二定律
所以,小球的加速度
(3)根据动能定理
解得
知识点
如图所示,长为L、倾角为θ的光滑绝缘斜面固定在水平面上,斜面处于电场中。一电荷量为+q、质量为m的小球以速度v0由斜面底端A沿斜面上滑,到达顶端B的速度仍为v0,则
正确答案
解析
略
知识点
如图所示,质量为m1=lkg的小物块由静止轻轻放在水平匀速运动的传送带上,从A点随传送带运动到水平部分的最右端B点,经半圆轨道C点沿圆弧切线进入竖直光滑的半圆轨道,恰能做圆周运动。C点在B点的正上方,D点为轨道的最低点。小物块m1到达D点后与静止在D点的质量为m2=0.5kg小物块发生碰撞,碰撞后,两者均做平抛运动,m2恰好垂直于倾斜挡板打在挡板跟水平面相交的E点,m1落在F点,已知半圆轨道的半径R=0.5m,D点距水平面的高度h =0.45m,倾斜挡板与水平面之间的夹角θ=53°,不考虑空气阻力,试求:(1)摩擦力对小物块m1做的功;(2)水平面上EG间的距离;(3)小物块m1碰撞m2后经过D点时对轨道压力的大小。(题目中可能要用到的数据:g=10 m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)
正确答案
见解析。
解析
(1)设小物体m1经过C点时的速度大小为v1,因为经过C点恰能做圆周运动,
由牛顿第二定律得: (1分) 解得:v1=
=
m/s (1分)
小物体m1由A到B过程中,设摩擦力对小物体做的功为Wf,由动能定理得:
(1分) 解得:Wf=2.5J (1分)
(2)小物体m2离开D点后做平抛运动,设经过时间t打在E点,由
(1分) 得:t=0.3s (1分)
设小物体m2打在E点时速度的水平、竖直分量分别为、
,由几何关系可得,
速度跟竖直方向的夹角为θ,则:、
、
(2分)
解得:
(2分)
(3)设小物体m1经过D时的速度大小为v2,对C点运动到D点的过程,
由机械能守恒定律得: (2分)
小物体m1经过D点时,与m2发生碰撞,由动量守恒定律可得,
(2分)
设轨道对m1的支持力大小为FN,由牛顿第二定律得:
(2分)
代入数据,联立解得:FN=28N,(1分)由牛顿第三定律可知,
小物体m1对轨道的压力大小为: (1分)
知识点
36.如图18所示,一条带有圆轨道的长轨道水平固定,圆轨道竖直,底端分别与两侧的直轨道相切,半径R=0.5m,物块A以v0=6m/s的速度滑入圆轨道,滑过最高点Q,再沿圆轨道滑出后,与直轨道上P处静止的物块B碰撞,碰后粘在一起运动,P点左侧轨道光滑,右侧轨道呈粗糙段、光滑段交替排列,每段长度都为L=
0.1m,物块与各粗糙段间的动摩擦因数都为μ=0.1,A、B的质量均为m=1kg(重力加速度g取10m/s2;A、B视为质点,碰撞时间极短)。
(1)求A滑过Q点时的速度大小v和受到的弹力大小F;
(2)若碰后AB最终停止在第k个粗糙段上,求k的数值;
(3)求碰后AB滑至第n个(n<k)光滑段上的速度vn与n的关系式。
正确答案
(1)v=4m/s,F=22N;
(2)k=45;vn=m/s(其中n=1、2、3、…、44)
解析
知识点
如图所示,一质量M=2.0kg的长木板AB静止在水平面上,木板的左侧固定一半径R=0.60m的四分之一圆弧形轨道,轨道末端的切线水平,轨道与木板靠在一起,且末端高度与木板高度相同。现在将质量m=1.0kg的小铁块(可视为质点)从弧形轨道顶端由静止释放,小铁块到达轨道底端时的速度v0=3.0m/s,最终小铁块和长木板达到共同速度。忽略长木板与地面间的摩擦。取重力加速度g=10m/s2。求
(1)小铁块在弧形轨道末端时所受支持力的大小F;
(2)小铁块在弧形轨道上下滑过程中克服摩擦力所做的功Wf;
(3)小铁块和长木板达到的共同速度v。
正确答案
见解析。
解析
(1)小木块在弧形轨道末端时,满足
解得:
(2)根据动能定理
解得:
(3)根据动量守恒定律
解得:
知识点
如图所示,水平面上放有一长为l的绝缘材料做成的滑板,滑板的右端有一固定竖直挡板。一质量为m、电荷量为+q的小物块放在滑板的左端。已知滑板的质量为8m,小物块与板面、滑板与水平面间的摩擦均不计,滑板和小物块均处于静止状态。某时刻使整个装置处于场强为E、方向水平向右的匀强电场中,小物块与挡板第一次碰撞后的速率为碰前的。求:
(1)小物块与挡板第一次碰撞前瞬间的速率v1;
(2)小物块与挡板第二次碰撞前瞬间的速率v2;
(3)小物体从开始运动到第二次碰撞前,电场力做的功W。
正确答案
见解析。
解析
(1)对小物块,根据动能定理:
(2)小物块与挡板碰撞过程动量守恒,设小物块与挡板碰撞后的速度为,所以:
依题意:
若时,
该情况不符合实际应舍去。
若时,
在小物块第一次与挡板碰撞之后到第二次与挡板碰撞之前,小物块做匀减速直线运动,滑板做匀速直线运动,从第一次碰撞后到第二次碰撞前,小物块和滑板相对于地面的位移相同,固有: 解得:
(3)设第一次碰撞过程中能量损失为
根据动量守恒:
能量守恒定律:
运算得到:
第二次碰撞前瞬间:
滑板速度:
根据功能原理:
知识点
质量为kg的弹性球从空中某高度由静止开始下落,该下落过程对应的
图像如图所示,球与水平地面相碰后离开地面时的速度大小为碰撞前的
,该球受到的空气阻力大小恒为
,取
m/s2,求:
(1)弹性球受到的空气阻力的大小;
(2)弹性球第一次碰撞后反弹的高度。
正确答案
见解析
解析
解:(1)由图像得出下落时
mg-f=ma f=0.2N
上升时初速度v2=4×3/4=3m/s,
mg+f=ma2, a2=12m/s2
,
知识点
如图所示,等腰直角三角体OAB的斜边AB是由AP和PB两个不同材料的面拼接而成,P为两面交点,且BP>AP,将OB边水平放置,让小物块从A滑到B;然后将OA边水平放置,再让小物块从B滑到A,小物块两次滑动均由静止开始,且经过P点的时间相同,物体与AP面的摩擦因数为,与PB面的摩擦因数为
;滑到底部所用的总时间分别是
和
,下列说法正确的是……( )
正确答案
解析
略
知识点
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