力学答案。
1.(1)小球向下摆动过程,由动能定理得:m0gr=m0v2,小球到达最低点时,由牛顿第二定律得:f﹣m0g=m0,解得:f=30n;
2)小球与a碰撞过程系统动量守恒,以小球的初速度方向为正方向,由动量守恒定律得:m0v=m0v1+mv2,由机械能守恒定律得:m0v2=m0v12+mv22,解得:
v2=2m/s,物块a与木板b达到共同速度过程中,系统动量守恒,以a的初速度方向为正方向,由动量守恒定律得:mv2=(m+m)v3,由能量守恒定律得:μmgl=mv22﹣(m+m)v32,解得:
l=m;
答:(1)小球与a碰撞前的瞬间,绳子对小球的拉力f的大小为30n;
2)为使a、b达到共同速度前a不滑离木板,木板长至少为m.
2.(1)在最低点对a球由牛顿第二定律有:fa﹣mag=ma
va=4.00m/s
在a下落过程中由动能定理有:magr﹣wf=ma
a球下落的过程中克服摩擦力所做的功为wf=0.20j
2)碰后b球做平抛运动。
在水平方向有s=t
在竖直方向有h=
联立以上两式可得碰后b的速度为v′b=1.6m/s
在a、b碰撞由动量守恒定律有:m**a=m**′a+mbv′b
碰后a球的速度为v′a=﹣0.80m/s 负号表示碰后a球运动方向向左。
由能量守恒得碰撞过程中系统损失的机械能为△e损=﹣22
故△e损=0.384j
在a与b碰撞的过程当中,系统损失的机械能为0.384j.
3.(1)b离开水平轨道后做平抛运动,在竖直方向上:h=gt2,水平方向:s=vbt,联立并代入数据解得:vb=3m/s;
2)a、b碰撞过程动量守恒,以a的初速度方向为正方向,由动量守恒定律得:m1va﹣m2vb=0,对a,由机械能守恒定律得:m1v2+m1g2r=m1va2,在最高点,由牛顿第二定律得:
fn+m1g=m1,代入数据解得:fn=10n,由牛顿第三定律可知,小物块对轨道的压力为10n,方向竖直向上;
3)对系统,由能量守恒定律得:ep=m1va2+m2vb2,代入数据解得:ep=27j;
答:(1)物块b和弹簧分离的瞬间,物块b的速度大小为3m/s;
2)物块a运动到半圆形轨道最高点时,对轨道的压力为10n,方向竖直向上.
3)释放物块前弹簧具有的性势能为27j.
4.解:设木块与地面间的动摩擦因数为μ,炸药**释放的化学能为e0,从o滑到p,对a、b系统,由动能定理得:
μ2mgx=2m()2﹣2mv02,在p点**,系统动量守恒,以木块的初速度方向为正方向,由动量守恒定律得:
2m=mv,由能量守恒定律得:e×50%+2m()=mv2;
解得:μ=e=mv02;
答:i.木块与水平地面的动摩擦因数为;
ii.炸药**时释放的化学能为mv02.
5.(1)小球摆至b点碰前速度为υ0,由机械能守恒得:①
代人数据解得:②
小球与物块弹性正碰,设碰后速度分别为有υ1、υ2,有:③
联立②③④解得:v1=1m/s,v2=4m/s,有:
代人数据解得:h=0.05m
2)设物块从d点以速度υd做平抛落入沙坑,时间为t,水平位移为x,有:
由题知:0.4m≤x≤0.8m
可解得:讨论:ⅰ)当,物块在传送带上一定做匀减速运动,此时c点速度最大为v3,由。
得:)当,物块在传送带上一定做匀加速运动,此时c点速度最小为v4,由得:v4=0
物块要滑上传送带,则vc>0,故 ⑤
物块从b到c,由动能定理得。
联立⑤⑥得:1.5m≤l<4m
答:(1)求小球碰后能上升的高度为0.05m;
2)bc间的长度l的范围为1m≤l<4m.
1)对于a、b物块被弹簧分开的过程系统动量守恒,以a的初速度方向为正方向,由动量守恒定律得:mva﹣mvb=0 ①
由机械能守恒定律得: ②
代入数据解得:va=vb=2m/s ③
2)要使小物块在传送带的q端不掉下,则小物块b在传送带上至多减速运动达q处.
以b物体为研究对象,滑到最右端时速度为0,由动能定理得: ④
代入数据解得:μmin=0.1 ⑤
3)因为μ=0.4>μmin=0.1,所以物块b必返回。
又因为vb=2m/s>v=1m/s,故返回时:v'b=1m/s,设向右为正方向,则:v'a=2m/s,v'b=﹣1m/s
对a、b相碰后粘接在一起过程,以a的速度方向为正方向,由动量守恒定律得:mv'a+mv'b=2mvab ⑥
代入数据解得:vab=0.5m/s,方向向右.
此后a.b整体冲上传送带做减速运动,同理可得a.b将返回mn,因为vab=0.5m/s<v=1m/s,返回时vab′=0.5m/s,后又与p弹性碰撞向右折回,再次一起冲上传送带,再返回,重复上述运动,最终在p板、mn上和传送带间如此往复运动.
答:(1)物块a、b被弹开时速度的大小都为2m/s.
2)要使小物块在传送带的q端不掉下,则小物块与传送带间的动摩擦因数至少为0.1.
3)碰后它们的速度大小为0.5m/s,方向:向右,它们最终p板、mn上和传送带间如此往复运动.
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