机械能作业

发布 2022-08-28 00:36:28 阅读 5260

1.如图所示,质量为m的物体从倾角为θ的斜面上的a点以速度v0沿斜面上滑,由于μmgcosθ<mgsinθ,所以它滑到最高点后又滑下来,当它下滑到b点时,速度大小恰好也是v0,设物体与斜面间的动摩擦因数为μ,求ab间的距离.

是一段光滑的固定斜面,长s=1m,倾角θ=53。另有一固定竖直放置的粗糙圆弧形轨道刚好在b点与斜面相切,轨道半径r=0.3m,o点圆心。

质量m=0.2kg的小物块从a点由静止释放,运动到最高点c点时,与轨道之间的弹力f=1n。重力加速度g=10m/s2,sin53=0.

8,cos53=0.6,不计空气阻力。求:

1)小物块运动到b点时的速度大小?

2)小物块从b到c的过程,克服摩擦力做的功是多少?

3.竖直平面内的光滑轨道,轨道的半径为r , 一质量为m的小球从oa轨道上高h处的某点由静止滑下。( 1 ) 若小球从h=3r的高度静止滑下,求小球刚过o点时小球对轨道的压力;(2)若用力传感器测出滑块经过圆轨道最高点d时对轨道的压力为f,并得到如图乙所示的压力f与高度h的关系图象,取g=10m/s2。

求滑块的质量m和圆轨道的半径r的值。

4.足够长的倾角为α的粗糙斜面上,有一质量为m的滑块距挡板p为l,以初速度v0沿斜面下滑,并与挡板发生碰撞,滑块与斜面动摩擦因数为μ,μ1)滑块第一次与挡板碰撞后上升离开挡板p的最大距离;

2)滑块在整个运动过程中通过的路程。

5.运动员驾驶摩托车做腾跃特技表演是一种刺激性很强的运动项目。如图所示,ab是水平路面,bc是半径为20m的圆弧,cde是一段曲面。

运动员驾驶功率始终是p=1.8 kw的摩托车在ab段加速,到b点时速度达到最大=20m/s,再经t=13s的时间通过坡面到达e点时,关闭发动机后水平飞出。已知人和车的总质量m=180 kg,坡顶高度h=5m,落地点与e点的水平距离s=16m,重力加速度g=10m/s2。如果在ab段摩托车所受的阻力恒定,求。

1)ab段摩托车所受阻力的大小。

2)摩托车过b点时受到地面支持力的大小。

3)摩托车在冲上坡顶的过程中克服阻力做的功。

6如图所示,abdo是处于竖直平面内的光滑轨道,ab是半径r=15m的四分之一圆周轨道,半径oa处于水平位置,bdo是直径为15m的半圆轨道,d为bdo轨道的**。一个小球p从a点的正上方距水平半径oa高h处自由落下,沿竖直平面内的轨道通过d点时对轨道的压力等于其重力的倍。

1)求h的大小。

2)试讨论此球能否到达bdo轨道的o点,并说明理由。

3)小球沿轨道运动后再次落到轨道上的速度的大小是多少?

参***。1.如图所示,质量为m的物体从倾角为θ的斜面上的a点以速度v0沿斜面上滑,由于μmgcosθ<mgsinθ,所以它滑到最高点后又滑下来,当它下滑到b点时,速度大小恰好也是v0,设物体与斜面间的动摩擦因数为μ,求ab间的距离.

解析:设物体m从a点到最高点的位移为x,对此过程由动能定理得:

(mgsinθ+μmgcosθ)·x=0-mv02 对全过程由动能定理得:mgsinθ·xab-μmgcosθ·(2x+xab)=0 得:xab=.

是一段光滑的固定斜面,长s=1m,倾角θ=53。另有一固定竖直放置的粗糙圆弧形轨道刚好在b点与斜面相切,轨道半径r=0.3m,o点圆心。

质量m=0.2kg的小物块从a点由静止释放,运动到最高点c点时,与轨道之间的弹力f=1n。重力加速度g=10m/s2,sin53=0.

8,cos53=0.6,不计空气阻力。求:

1)小物块运动到b点时的速度大小?

2)小物块从b到c的过程,克服摩擦力做的功是多少?

3.竖直平面内的光滑轨道,轨道的半径为r , 一质量为m的小球从oa轨道上高h处的某点由静止滑下。( 1 ) 若小球从h=3r的高度静止滑下,求小球刚过o点时小球对轨道的压力;(2)若用力传感器测出滑块经过圆轨道最高点d时对轨道的压力为f,并得到如图乙所示的压力f与高度h的关系图象,取g=10m/s2。

求滑块的质量m和圆轨道的半径r的值。

4.足够长的倾角为α的粗糙斜面上,有一质量为m的滑块距挡板p为l,以初速度v0沿斜面下滑,并与挡板发生碰撞,滑块与斜面动摩擦因数为μ,μ1)滑块第一次与挡板碰撞后上升离开挡板p的最大距离;

2)滑块在整个运动过程中通过的路程。

23.解析:(1)设滑块第一次与挡板碰撞后上升离开挡板p的最大距离为x,在这次运动过程中,对滑块运用动能定理,有mg(l-x)sinθ-μmgcosθ(l+x)=0-,可得:x=。

2)设滑块在整个运动过程中通过的路程为s,由于滑块和挡板的碰撞没有能量损失,所以摩擦力做的负功等于滑块的动能加上滑块重力势能的减小量。到最后运动结束时,滑块必然是停止靠在挡板处的,所以重力势能减小了mglsinθ,动能减小了,摩擦力大小为μmgcosθ,所以mglsinθ+=mgscosθ,可得,路程s=。

5.运动员驾驶摩托车做腾跃特技表演是一种刺激性很强的运动项目。如图所示,ab是水平路面,bc是半径为20m的圆弧,cde是一段曲面。

运动员驾驶功率始终是p=1.8 kw的摩托车在ab段加速,到b点时速度达到最大=20m/s,再经t=13s的时间通过坡面到达e点时,关闭发动机后水平飞出。已知人和车的总质量m=180 kg,坡顶高度h=5m,落地点与e点的水平距离s=16m,重力加速度g=10m/s2。如果在ab段摩托车所受的阻力恒定,求。

1)ab段摩托车所受阻力的大小。

2)摩托车过b点时受到地面支持力的大小。

3)摩托车在冲上坡顶的过程中克服阻力做的功。

解析】(1)摩托车在水平面上已经达到了最大速度,牵引力与阻力相等。则。

n 2)摩托车在b点,由牛顿第二定律得:

5400n

由牛顿第三定律得地面支持力的大小为5400n.

3)对摩托车的平抛运动过程,有s

平抛的初速度m/s 摩托车在斜坡上运动时,由动能定理得。

求得 6如图所示,abdo是处于竖直平面内的光滑轨道,ab是半径r=15m的四分之一圆周轨道,半径oa处于水平位置,bdo是直径为15m的半圆轨道,d为bdo轨道的**。一个小球p从a点的正上方距水平半径oa高h处自由落下,沿竖直平面内的轨道通过d点时对轨道的压力等于其重力的倍。

1)求h的大小。

2)试讨论此球能否到达bdo轨道的o点,并说明理由。

3)小球沿轨道运动后再次落到轨道上的速度的大小是多少?

解析】1)设小球通过d点的速度为,过d点时轨道对小球的支持力为 f.则有:

小球从p点落下直到沿光滑轨道运动到d的过程中,由机械能守恒,有: 由上二式可得:

2)设小球能够沿竖直半圆轨道运动到o点的最小速度为,则有

设小球至少应从高处落下,且满足

由上二式可得: 故可知小球可以通过o点.

3)小球由h落下通过o点的速度为:

小球通过o点后做平抛运动,设小球经时间,落到ab圆弧轨道上,建立如图所示的坐标系,有; 且 (1分) 由上三式可解得: 落到轨道上速度的大小为;

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