- 机械能
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如图所示,在空间中存在竖直向上的匀强电场,质量为m、电荷量为+q的物块从A点由静止开始下落,加速度为g,下落高度H到B点后与一轻弹簧接触,又下落 h后到达最低点C,整个过程中不计空气阻力,且弹簧始终在弹性限度内,重力加速度为g,则带电物块在由A点运动到C点过程中,下列说法正确的是
正确答案
解析
略
知识点
研究物体的运动时,常常用到光电计时器.如图所示,当有不透光的物体通过光电门时,光电计时器就可以显示出物体的挡光时间.光滑水平导轨MN上放置两个物块A和B,左端挡板处有一弹射装置P,右端N处与水平传送带平滑连接,将两个宽度为d=3。6×10-3m的遮光条分别安装在物块A和B上,且高出物块,并使遮光条在通过光电门时挡光.传送带水平部分的长度L=9.0m,沿逆时针方向以恒定速度v=6.0m/s匀速转动.物块B与传送带的动摩擦因数,物块A的质量(包括遮光条)为mA =2.0 kg.开始时在A和B之间压缩一轻弹簧,锁定其处于静止状态,现解除锁定,弹开物块A和B,迅速移去轻弹簧.两物块第一次通过光电门,物块A通过计时器显示的读数t1=9.0×10-4s,物块B通过计时器显示的读数t2=1.8×10-3s,重力加速度g取10m/s2,
试求:
(1)弹簧储存的弹性势能Ep;
(2)物块B在传送带上滑行的过程中产生的内能;
(3)若物体B返回水平面MN后与被弹射装置P弹回的A在水平面上相碰,碰撞中没有机械能损失,则弹射装置P必须对A做多少功才能让B碰后从Q端滑出.
正确答案
见解析。
解析
(1)解除锁定,弹开物块AB后,两物体的速度大小
vA=m/s,
vB=m/s;
由动量守恒有: mAvA=mBvB ①得mB=4.0 kg
弹簧储存的弹性势能J ②
(2)B滑上传送带先向右做匀减速运动,当速度减为零时,向右滑动的距离最远。
由牛顿第二定律得: ③
所以B的加速度:2.0m/s2
B向右运动的距离:1.0m <9.0米物块将返回④
向右运动的时间为:.0s ⑤
传送带向左运动的距离为:6.0m ⑥
B相对于传送带的位移为: ⑦
物块B沿传送带向左返回时,所用时间仍然为t1,位移为x1
B相对于传送带的位移为: ⑧
物块B在传送带上滑行的过程中产生的内能:
96J ⑩
或者:(物体B返回到N点时所用时间t==2s,所以传送带移动距离为x=vt=12m。)
(3) 设弹射装置给A做功为,
AB碰相碰,碰前B的速度向左为m/s ,碰后的速度设为
规定向右为正方向,根据动量守恒定律和机械能守恒定律得:
碰撞过程中,没有机械能损失:
B要滑出平台Q端,由能量关系有:.
所以,由得 84J
知识点
如图所示,足够长传送带与水平方向的倾角为θ,物块a通过平行于传送带的轻绳跨过光滑轻滑轮与物块b相连,b的质量为m,开始时,A.b及传送带均静止且a不受传送带摩擦力作用,现让传送带逆时针匀速转动,则在b上升h高度(未与滑轮相碰)过程中
正确答案
解析
略
知识点
如图所示,倾斜传送带沿逆时针方向匀速转动,在传送带的A端无初速放置一物块。若选择B端所在的水平面为零势能面,则物块从A端运动到B端的过程中,物块的机械能E与位移x的关系图象可能正确的是
正确答案
解析
略。
知识点
如下图所示,一个小球套在固定的倾斜光滑杆上,一根轻质弹簧的一端悬挂于O点,另一端与小球相连,弹簧与杆在同一竖直平面内,将小球沿杆拉到与O点等高的位置由静止释放,小球沿杆下滑,当弹簧处于竖直时,小球速度恰好为零,若弹簧始终处于伸长且在弹性限度内, 在小球下滑过程中,下列说法正确的是
正确答案
解析
略
知识点
如图所示,质量不计的弹簧竖直固定在水平面上,t=0时刻,将一金属小球从弹簧正上方某一高度处由静止释放,小球接触弹簧并将弹簧压缩至最低点(形变在弹性限度内),然后又被弹起离开弹簧,上升到一定高度后又下落,如此反复。通过安装在弹簧下端的压力传感器,测出该过程中弹簧弹力F随时间t变化的图像如图所示,则
正确答案
解析
略
知识点
如图所示,竖直向上的匀强电场中,有一质量为m的带正电小球,施加拉力F使小球向上加速运动一段距离,在此过程中重力和电场力所做功的绝对值分别为W1和W2,不计空气阻力,则 ( )
正确答案
解析
略
知识点
如图所示,半径、圆心角
的光滑圆弧轨道AB的A点与圆心等高,B点与长度
的倾斜传送带BC相切,传送带以
的速度顺时针转动,一质量
的物块从A点由静止释放,已知物块与传送带间动摩擦因数为
,
,
,
,求:
(1)物块运动到B点时的速度为多大
(2)物块从B运动到C所用的时间
(3)物块从B运动到C的过程中,由于摩擦产生的热量
正确答案
见解析
解析
(1)物块从A到B的过程中根据动能定理可得:
解得:
(2),所以物体滑上传送带后受到的摩擦力向下,由几何关系可知传送带与水平方向夹角
。根据牛顿第二定律:
设物块加速到与传送带速度相同时的位移为S,根据匀变速运动规律:
解得:
,又
,所以物体先加速运动,后匀速运动到C,设加速运动时间为
,匀速运动时间为
,根据匀变速运动规律:
解得:
所以从B到C的时间:
(3)从B到C的时间中只在物块加速阶段有相对位移,摩擦产生热量,根据功能关系:
解得:
知识点
如图所示,倾斜传送带沿逆时针方向匀速转动,在传送带的A端无初速度放置一物块。选择B端所在的水平面为参考平面,物块从A端运动到B端的过程中,其机械能E与位移x的关系图象可能正确的是:
正确答案
解析
略
知识点
质量为m的物体在空中以0.9g(g为重力加速度)的加速度下落,在物体下落h高度的过程中,正确的是 ( )
正确答案
解析
略
知识点
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