c.甲滑行的总路程一定等于乙滑行的总路程。
d.甲全部滑行的水平位移一定等于乙全部滑行的水平位移。
解析:设坡高为h,斜坡的倾角为α,水平滑行位移为s,据动能定理:即v2=2gh-2μgh·cotα,显然α越大,cotα越小,v越大,a正确。
对于全过程:而恰好为全部滑行的水平位移,所以d正确。
答案:ad4.两质量相同的小球a、b分别用轻绳悬在等高的o1、o2点,a球的悬绳比b球的悬绳长,把两球的悬绳均拉到水平位置无初速释放,则小球经最低点时(取悬绳水平时所在的平面为零势能面),如图5-3所示。
则( )
图5-3球的速度大于b球的速度。
两小球对绳的拉力相同。
球的机械能大于b球的机械能。
球的机械能等于b球的机械能。
解析:小球由水平位置无初速释放至经过最低点的过程中,机械能守恒,得由此可知小球经过最低点时的速度由于la>lb,所以a球的速度大于b球的速度,a选项正确。设小球对绳的拉力为t,则由向心力公式得将代入,得到t=3mg,由于两小球质量相同,所以a、b两小球对绳的拉力相同,b选项正确。
两小球在最低点的机械能都等于释放时的机械能,即都为零,所以c错,d对。
答案:abd
6.动能相等质量不等的两个物体a、b,ma>mb,a、b均在动摩擦因数相同的水平地面上滑行,滑行距离分别为sa、sb后停下,则( )
滑行时间短。
它们克服摩擦力做功一样多。
解析:根据动能定理:对a:-μmagsa=0-ek
对b:-μmbgsb=0-ek
因为ma>mb,所以sa<sb,c正确。
克服摩擦力的功都等于ek,d正确。a、b的加速度大小相同,由,sa<sb可得tb>ta,b错误。故选择cd.
答案:cd10分)如图5-10所示,一玩溜冰的小孩(可视作质点)质量为m=30 kg,他在左侧平台上滑行一段距离后平抛,恰能无碰撞地沿圆弧切线从a点进入光滑竖直圆弧轨道,并沿轨道下滑,a、b为圆弧两端点,其连线水平。已知圆弧半径为r=1.
0 m,对应圆心角为θ=106°,平台与ab连线的高度差为h=0.8 m.(计算中取g=10 m/s2,sin53°=0.
8,cos53°=0.6)求:
图5-101)小孩平抛的初速度;
2)小孩运动到圆弧轨道最低点o时对轨道的压力。
解析: (1)由于小孩无碰撞进入圆弧轨道,即小孩落到a点时速度方向沿a点切线方向,则。
又由得。而vy=gt=4 m/s
联立以上各式得v0=3 m/s.
2)设小孩在最低点的速度为v,由机械能守恒,有。
在最低点,据牛顿第二定律,有。
代入数据解得fn=1 290 n
由牛顿第三定律知小孩对轨道的压力为1 290 n.
答案:(1)3 m/s (2)1 290 n
一个水平方向足够长的传送带以恒定的速度3 m/s沿顺时针方向转动,传送带右端固定着一个光滑曲面,并且与曲面相切,如图5-11所示。小物块从曲面上高为h的p点由静止滑下,滑到传送带上继续向左运动,物块没有从左边滑离传送带。已知传送带与物体之间的动摩擦因数μ=0.
2,不计物块滑过曲面与传送带交接处的能量损失,g取10 m/s2.
图5-111)若h1=1.25 m,求物块返回曲面时上升的最大高度;
2)若h1=0.2 m,求物块返回曲面时上升的最大高度。
解析:物块从光滑曲面下滑的过程中机械能守恒。滑上传送带后先向左做匀减速直线运动,然后向右做匀加速直线运动,当物块的速度与传送带的速度相等后,又做匀速直线运动,最后滑上曲面,机械能守恒。
1)设物块滑到下端的速度为v1,由动能定理得。
解得v1=5 m/s>3 m/s
所以物块先减速到速度为零后,又返回去加速运动,当两者的速度相同时,以共同的速度v=3 m/s一起匀速,直到滑上曲面。
由动能定理得物块上升的高度。
2)设物块滑到下端的速度为v2,由动能定理得解得v2=2 m/s<3 m/s
所以物块先减速到速度为零后,又返回去加速运动,又返回曲面时,速度仍为v2=2 m/s,然后滑上曲面,物块上升的高度。
答案:(1)0.45 m (2)0.2 m
2.如图所示,电梯质量为m,地板上放置一质量为m的物体。钢索拉电梯由静止开始向上加速运动,当上升高度为h时,速度达到v,则。
a.地板对物体的支持力做的功等于mv2
b.地板对物体的支持力做的功等于mgh
c.钢索的拉力做的功等于mv2+mgh
d.合力对电梯做的功等于mv2
2. 解析:对物体m用动能定理:
-mgh=mv2,故=mgh+mv2,a、b均错误;钢索拉力做的功拉=(m+m)gh+ (m+m)v2,故c错误;由动能定理知,合力对电梯做的功应等于电梯动能的变化为mv2,故d正确。
答案:d9. (2010·邯郸模拟)如图所示,倾角为30°的斜面体置于水平地面上。
一根不可伸长的轻绳两端分别系着小球a和物块b,跨过固定于斜面体顶端的小滑轮o,a的质量为m,b的质量为4m.开始时,用手托住a,使oa段绳恰处于水平伸直状态(绳中无拉力),ob绳平行于斜面,此时b静止不动。将a由静止释放,在其下摆过程中,斜面体始终保持静止,下列判断中错误的是。
a. 物块b受到的摩擦力先减小后增大。
b. 地面对斜面体的摩擦力方向一直向右。
c. 小球a的机械能守恒。
d. 小球a的机械能不守恒,a、b系统的机械能守恒。
9. 解析:因斜面体和b均不动,小球a下摆过程中只有重力做功,因此机械能守恒,c正确,d错误;开始a球在与o等高处时,绳的拉力为零,b受到沿斜面向上的摩擦力,小球a摆至最低点时,由ft-mg=mv2/loa和mgloa=1/2mv2得ft=3mg,对b物体沿斜面列方程:
4mgsin θ=ff+ft,当ft由0增加到3mg的过程中,ff先变小后反向增大,故a正确。以斜面体和b为一整体,因oa绳的拉力水平方向的分力始终水平向左,故地面对斜面的摩擦力的方向一直向右,故b正确。
答案:d如图,半径为r的1/4圆弧支架竖直放置,支架底ab离地的距离为2r,圆弧边缘c处有一小定滑轮,一轻绳两端系着质量分别为与的物体,挂在定滑轮两边,且>,开始时、均静止,、可视为质点,不计一切摩擦。求:
(1)释放后经过圆弧最低点a时的速度;
(2)若到最低点时绳突然断开,求落地点离a点水平距离;
解析:(1)设运动到最低点时速度为,此时的速度为,速度分解如图,得: =sin
由与组成系统,机械能守恒,有。
由上述两式求得。
(2)断绳后做平抛运动 ,又s = t
得。动量和能量的综合例5:一质量为m1的小球以v1速度与质量为m2以速度v2运动的球在光滑水平面上相向运动发生对心正碰,碰撞过程中无机械能损失,求碰后两球的速度。
解析:设碰后m1的速度为v1’, m2的速度为v2’,根据动量守恒定律得。
因碰撞过程中无机械能损失,则系统碰前与碰后总动能不变。
②两式联系,解得。
例8:如图所示,质量为m的子弹以v0速度击中静止于光滑水平面上的木块m,子弹在木块中所受平均阻力为f,射穿木块后子弹的速度为v1
求:(1)木块获得的速度。
2)系统损失的机械能。
如图所示质量为m的天车静止在光滑水。
平轨道上,下面用长为l的细线悬挂着质量。
为m的沙箱,一颗质量为m0的子弹以v0的。
水平速度射入沙箱,并留在其中,在以后运。
动过程中。1)沙箱上升的最大高度。
2)天车最大的速度。
解析:(1)子弹打入沙箱过程中动量守恒 ①
摆动过程中,子弹、沙箱、天车系统水平方向动量守恒,机械能守恒。
沙箱到达最大高度时系统有相同的速度,设为v2,则有。
联系①②③可得。
2)子弹和沙箱再摆回最低点时,天车速度最大,设此时天车速度为v3,沙箱速度为v4
由动量守恒得。
由系统机械能守恒得 ⑤
联立④⑤求解得天车最大速度。
机械能作业 1
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