高中物理机械能守恒解答题专题训练含答案Word文档下载推荐.docx
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(用该处到O1的连线与竖直线夹角表示)
(2)凡能在O点脱离滑道的小滑块,其落水点到O2的距离范围?
4.如图所示,光滑圆弧轨道BCD固定在竖直面内,圆心为O,半径R=0.5m,半径OB、OD与竖直方向的夹角均为θ=37°
,长为L=2m的固定光滑斜面AB下端与光滑的圆弧轨道相切于B点,倾斜传送带DE表面下端与圆弧轨道相切于D点,传送带以v=1.6m/s的速度沿顺时针转动。
一个质量m=0.10kg的物块P从斜面上端A点无初速下滑,物块P与传送带间的动摩擦因数μ=0.5,已知sin37°
=0.6,cos37°
=0.8,重力加速度g=10m/s2,传送带足够长,忽略空气阻力。
(1)物块第一次经过圆弧轨道最低点C时,对轨道的压力大小;
(2)物块沿传送带向上运动的最大距离;
(3)物块第二次在光滑斜面上运动的时间为多少。
5.目前市场在售的玩具枪,各式各样,有些生产厂家为了利益,生产超标的违规玩具枪,这种违规产品有很大的安全隐患。
《公安机关涉案枪支弹药性能鉴定工作规定》指出,不能发射制式弹药的非制式枪支,其所发射弹丸的“枪口比动能”大于等于18J/cm2都认定为枪支。
“枪口比动能”是指子弹弹头离开枪口的瞬间所具有的动能除以枪口的横截面积。
现有一玩具枪。
其枪管长度,枪口横截面积为,子弹质量为,在测试中,让玩具枪在高度处水平发射,实测子弹水平射程为18m。
不计子弹受到的阻力,重力加速度。
(1)子弹离开枪口时的速度大小;
(2)此玩具枪是否被认定为枪支,请计算说明。
6.如图所示,半径未知的光滑圆弧AB与倾角为37°
的斜面在B点连接,B点的切线水平。
斜面BC长为L=0.3m。
整个装置位于同一竖直面内。
现让一个质量为m的小球从圆弧的端点A由静止释放,小球通过B点后恰好落在斜面底端C点处。
不计空气阻力。
(g取10m/s2)
(1)求圆弧的轨道半径;
(2)若在圆弧最低点B处放置一块质量为m的胶泥后,小球仍从A点由静止释放,粘合后整体落在斜面上的某点D。
若将胶泥换成3m重复上面的过程,求前后两次粘合体在斜面上的落点到斜面顶端的距离之比。
7.如图所示,AB之间有一顺时针匀速转动的传送带,A端左侧有与传送带平滑相接的光滑曲面,B端右侧的粗糙平面上有一轻质弹簧,弹簧右端固定,左端连接一块轻质挡板P,当弹簧处于原长时P恰好在B端。
现有一质量为的物块(可以视质点)从高为h处的光滑曲面上由静止释放,经传送带与P相撞,无能量损失,并压缩弹簧,物块在粗糙面上减速为零时,刚好能停在此处不再运动,该位置距P的距离为。
已知传送带速度为,长度为,与物块之间的摩擦因数为,粗糙面与物块间的摩擦因数;
弹簧被压缩到最大压缩量时,弹簧的弹性势能,(重力加速度)求:
(1)物块滑离传送带时的速度;
(2)物块下滑高度h的的范围。
8.如图所示,在倾角的光滑斜面上用轻弹簧连接着质量均为m的物体A和B,物体A紧靠在斜面底端的挡板上,物体B通过绕过光滑定滑轮的一条轻质、不可伸长的细线与长为的轻杆中点D相连接,轻杆下端通过铰链固定在地面上,D点恰与定滑轮O等高,杆的上端固定一个质量为m的小球C。
初始状态细线刚好拉直,但无作用力。
由于受到扰动,杆绕铰链转动,在小球C触地瞬间物体A恰好离开挡板。
已知运动过程中物体B始终没有撞击到定滑轮,重力加速度为g。
(1)弹簧的劲度系数;
(2)物体A刚要离开挡板时物体B的速度。
9.如图所示,长为L=3m,质量为M=3kg的平板车在粗糙水平面上向右滑行,当其速度为v=4m/s时,在其右端轻轻放上一个质量为m=1kg的滑块,已知滑块与平板车间的动摩擦因数为μ1=0.1,平板车与地面间的动摩擦因数为μ2=0.2。
(1)滑块与平板车取得相同的速度前各自的加速度;
(2)从开始至最终停止,滑块与平板车间因摩擦产生的热量Q;
(3)从开始至最终停止,滑块、平板车和地面组成的系统增加的内能U。
10.如图所示,光滑水平平台AB与竖直光滑半圆轨道AC平滑连接,C点切线水平,长为L=4m的粗糙水平传送带BD与平台无缝对接。
质量为m1=0.3kg和m2=1kg的两个小物块中间有一被压缩的轻质弹簧,用细绳将它们连接。
已知传送带以v0=1.5m/s的速度向左匀速运动,小物体与传送带间动摩擦因数为μ=0.15。
某一时刻剪断细绳,小物块m1向左以v1=10m/s的速度向左运动,小物块m2以v2=3m/s的速度向右运动。
g取10m/s2。
(1)从小物体m2滑上传送带到第一次滑离传送带的时间;
(2)从小物体m2滑上传送带到第一次滑离传送带的过程中,为了维持传送带匀速运动,电动机需对传送带多提供的电能E;
(3)为了让小物块m1从C点水平飞出后落至AB平面的水平位移最大,求竖直光滑半圆轨道AC的半径R和小物块m1平抛的最大水平位移x的大小。
参考答案
1.
(1);
(2)
【解析】
【分析】
【详解】
(1)设细线1与竖直方向夹角为,根据平衡条件有
由题得
解得细线1对小球的拉力大小
(2)小球摆动到最低点过程中,根据动能定理有
小小球运动到最低点时,根据牛顿第二定律有
解得小物体所受拉力
根据牛顿第三定律,小球在最低点时细线2所受拉力大小
2.
(1)m/s;
(2)20N/m;
(3)1m/s
(1)O→M过程,由动能定理
得
(2)O1→O过程,分析弹力在水平方向上的分量
即Fx与相对O点的水平位移∆x成正比,分析弹力在竖直方向上的分量
即O1→O过程中支持力
由动能定理
解得
(3)设O2点速度最大,此处受力平衡
O1→O2过程,由动能定理
3.
(1);
(1)设滑块出发点为P1,离开点P2,依题意要求O1P1、O2P2与竖直方向的夹角相等,设为θ,滑块在P2处脱离滑脱道的条件为
由机械能守恒有
=
(2)滑块刚能在O点离开滑道有
又
对应的落水点到O2的距离
当滑块从A点静止开始下滑时,到达O点的速度
对应的落水点至O2的距离
xmax=2R
所以落水点到O2的距离范围为
4.
(1)6.2N;
(2)2.4m;
(3)s
(1)根据机械能守恒定律
mg(Lsinθ+R-Rcosθ)=
m/s
在C位置,根据牛顿第二定律
F=6.2N
根据牛顿第三定律可知,物块对轨道的压力
F'
=F=6.2N
(2)根据机械能守恒定律
由于
因此物块滑上传送带时做匀减速运动,根据牛顿第二定律
=10m/s2
物块与传送带速度相同时,物块向上滑动的距离
=0.9m
达到与传送带速度相同时,由于μ<
tanθ,物块此后仍做匀减速运动,根据牛顿第二定律
=2m/s2
物块继续向上运动的位移
=1.5m
向上运动的最大位移
=2.4m
(3)设物块到B点的速度为,根据动能定理有
5m/s
物块在斜面上运动的加速度大小
=gsinθ=6m/s2
因此物块第二次在斜面上运动的时间
s
5.
(1)30m/s;
(2)不能被认定为枪支
(1)子弹从枪口射出做平抛运动,由平抛运动的运动公式得
将题中的数据代入表达式,得
即子弹离开枪口时的速度是30m/s。
(2)结合第一问,可知子弹离开枪口瞬间的动能为
则
所以此玩具枪不能被认定为枪支。
6.
(1)0.08m;
(1)设圆弧的半径为R,则小球在AB段运动时由
小球从B平抛运动到C的过程中,分解位移
联立解得
(2)在B处放置m的胶泥后,粘合时动量守恒,由
在B处放置3m的胶泥后,粘合时动量守恒,由
整体从平抛,分解位移
根据几何关系可知
解得平抛时间为
落点距离为
可知
7.
(1)2m/s;
(1)粗糙面上,由功能关系
代入数据
(2)h最大时,物块应在传送带上一直减速
h最小时,物块应在传送带上一直加速
其中
代入数据得
,
曲面上由
由
8.
(1);
(1)初始时弹簧压缩,有
物体A恰好离开挡板时弹簧伸长,有
由几何关系知物体B沿斜面上升到A恰好离开挡板时D点绕转轴转了角,即
弹簧的劲度系数
(2)设物体A刚要离开挡板时物体B的速度为v,则杆的中点的速度为,此时杆和水平方向的夹角为,因此有
小球C的速度为,因此小球C的速度为,由于弹簧伸长和压缩量相同。
对应的弹性势能不变,转角时,由
9.
(1)1m/s2,3m/s2;
(2);
(3)24J
(1)开始阶段,对滑块有
对滑板有
(2)经过t1时间速度相等,则
此时共同速度
滑块与平板车取得相同速度前,滑块位移
滑板位移
第一阶段相对位移
此后,如果以共同速度减速,则
加速度
则滑块受摩擦力
故此后两个物体做加速度不同的减速运动,滑块相对平板向前运动;
对滑块,有
对滑板,有
滑板速度先减为零,位移
滑块速度减为零的位移
故第二阶段相对位移
滑块与平板车间因摩擦增加的内能
(3)根据能量守恒定律,滑块、平板车和地面组成的系统增加的内能
10.
(1)4.5s;
(2)6.75J;
(3)1.25m,5m
(1)m2的加速度