动能定理(计算题专项训练)
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动能定理专项训练一、选择题1.有两个物体甲、乙,它们在同一直线上运动,两物体的质量均为m ,甲速度为v ,动能为E k ;乙速度为-v ,动能为E k ′,那么( )(A )E k ′=-E k(B )E k ′=E k(C )E k ′<E k(D )E k ′>E k2.甲、乙两个物体的质量分别为甲m 和乙m ,并且甲m =2 乙,它们与水平桌面的动摩擦因数相同,当它们以相同的初动能在桌面上滑动时,它们滑行的最大距离之比为( ). (A )1:1(B )2:1(C )1:2(D )2:13.两个物体a 和b ,其质量分别为m a 和m b ,且m a >m b ,它们的初动能相同.若它们分别受到不同的阻力F a 和F b 的作用,经过相等的时间停下来,它们的位移分别为s a 和s b ,则( ). (A )F a >F b ,s a >s b(B )F a >F b ,s a <s b (C )F a <F b ,s a >s b(D )F a <F b ,s a <s b4.一个小球从高处自由落下,则球在下落过程中的动能( ). (A )与它下落的距离成正比 (B )与它下落距离的平方成正比 (C )与它运动的时间成正比(D )与它运动的时间平方成正比5.质量为2kg 的物体以50J 的初动能在粗糙的水平面上滑行,其动能的变化与位移的关系如图所示,则物体在水平面上滑行的时间为( ). A 、5s B 、4s C 、s 22 D 、2s6.以速度v 飞行的子弹先后穿透两块由同种材料制成的平行放置的固定金属板,若子弹穿透两块金属板后的速度分别变为0.8v 和0.6v ,则两块金属板的厚度之比为( ). (A )1:1(B )9:7(C )8:6(D )16:97.质点只受的力F 作用,F 随时间变化的规律如图所示,力的方向始终在一直线上.已知t =0时质点的速度为零.在右图所示的t 1、t 2、t 3和t 4各时刻中,质点动能最大的时刻是( ). (A )t 1(B )t 2(C )t 3(D )t 48.在平直公路上,汽车由静止开始作匀加速运动,当速度达到某一值时,立即关闭发动机后滑行至停止,其v -t 图像如图5—22所示.汽车牵引力为F ,运动过程中所受的摩擦阻力恒为f ,全过程中牵引力所做的功为W 1,克服摩擦阻力所做的功为W 2,则下列关系中正确的是().(A )F :f =1:3 (B )F :f =4:1(C )W 1:W 2=1:1(D )W 1:W 2=1:39.一个物块从斜面底端冲上足够长的斜面后,返回到斜面底端.已知小物块的初动能为E ,它返回斜面底端的速度大小为v ,克服摩擦阻力做功为2E .若小物块冲上斜面的初动能变为2E ,则有( ). (A )返回斜面底端时的动能为E(B )返回斜面底端时的动能为23E(C )返回斜面底端时的速度大小为2v (D )克服摩擦阻力做的功仍为2E10.质量为m 的小球被系在轻绳的一端,在竖直平面内作半径为R 的圆周运动.运动过程中,小球受到空气阻力的作用,在某一时刻小球通过轨道最低点时绳子的拉力为7mg ,此后小球继续作圆周运动,转过半个圆周恰好通过最高点,则此过程中小球克服阻力所做的功为( ).(A )mgR (B )2mgR (C )3mgR (D )4mgR11.一小球用轻绳悬挂在某固定点,现将轻绳水平拉直,然后由静止开始释放小球,考虑小球由静止开始运动到最低位置的过程().(A )小球在水平方向的速度逐渐增大 (B )小球在竖直方向的速度逐渐增大 (C )到达最低位置时小球线速度最大(D )到达最低位置时绳中的拉力等于小球重力12.如图所示,板长为L ,板的B 端静止放有质量为m 的小物体,物体与板的动摩擦因数为μ.开始时板水平,在缓慢转过一个小角度α的过程中,小物体保持与板相对静止,则在这个过程中().(A )摩擦力对小物体做功为μmgLcosα(1-cosα) (B )摩擦力对小物体做功为mgLsinα(1-cosα) (C )弹力对小物体做功为mgLcosαsinα (D )板对小物体做功为mgLsinα13.如图所示,物体自倾角为θ、长为L 的斜面顶端由静止开始滑下,到斜面底端时与固定挡板发生碰撞,设碰撞时无机械能损失.碰后物体又沿斜面上升,若到最后停止时,物体总共滑过的路程为s ,则物体与斜面间的动摩擦因数为( )(A )sLsin θ(B )θssin L (C )sLtan θ(D )θstan L二、填空题14.一个质量是2kg 的物体以3m /s 的速度匀速运动,动能等于______J .15.火车的质量是飞机质量的110倍,而飞机的速度是火车速度的12倍,动能较大的是______. 16.两个物体的质量之比为100:1,速度之比为1:100,这两个物体的动能之比为______.17.一个物体的速度从0增加到v ,再从v 增加到2v ,前后两种情况下,物体动能的增加量之比为______. 18.甲、乙两物体的质量之比为2:1m :m =乙甲,它们分别在相同力的作用下沿光滑水平面从静止开始作匀加速直线运动,当两个物体通过的路程相等时,则甲、乙两物体动能之比为______.19.自由下落的物体,下落1m 和2m 时,物体的动能之比是______;下落1s 和2s 后物体的动能之比是______.20.甲、乙两物体的质量比m 1:m 2=2:1,速度比v 1:v 2=1:2,在相同的阻力作用下滑行至停止时通过的位移大小之比为_____.21.一颗质量为10g 的子弹,射入土墙后停留在0.5m 深处,若子弹在土墙中受到的平均阻力是6400N .子弹射入土墙前的动能是______J ,它的速度是______m /s .22.质量为m 的物体,作加速度为a 的匀加速直线运动,在运动中连续通过A 、B 、C 三点,如果物体通过AB 段所用时间和通过BC 段所用的时间相等,均为T ,那么物体在BC 段的动能增量和在AB 段的动能增量之差为______.23.质量m =10kg 的物体静止在光滑水平面上,先在水平推力F 1=40N 的作用下移动距离s 1=5m ,然后再给物体加上与F 1反向、大小为F 2=10N 的水平阻力,物体继续向前移动s 2=4m ,此时物体的速度大小为______m /s .24.乌鲁木齐市达坂城地区风力发电网每台风力发电机4张叶片总共的有效迎风面积为s ,空气密度为ρ、平均风速为v .设风力发电机的效率(风的动能转化为电能的百分比)为η,则每台风力发电机的平均功率P =______.25.一人坐在雪橇上,从静止开始沿着高度为15m 的斜坡滑下,到达底部时速度为10m /s .人和雪橇的总质量为60kg ,下滑过程中克服阻力做的功等于______J (g 取10m /s 2) 三、应用题26.如图所示,一个物体从斜面上高h 处由静止滑下并紧接着在水平面上滑行一段距离后停止,测得停止处与开始运动处的水平距离为s,不考虑物体滑至斜面底端的碰撞作用,并认为斜面与水平面对物体的动摩擦因数相同,求动摩擦因数μ.27.一颗质量m=10g的子弹,以速度v=600m/s从枪口飞出,子弹飞出枪口时的动能为多大?若测得枪膛长s=0.6m,则火药引爆后产生的高温高压气体在枪膛内对子弹的平均推力多大?28.一辆汽车质量为m,从静止开始起动,沿水平面前进了距离s后,就达到了最大行驶速度v.设汽max车的牵引力功率保持不变,所受阻力为车重的k倍,求:(1)汽车的牵引功率.(2)汽车从静止到开始匀速运动所需的时间.29.如图所示,斜面倾角为θ,滑块质量为m,滑块与斜面的动摩擦因数为μ,从距挡板为s0的位置以v0的速度沿斜面向上滑行.设重力沿斜面的分力大于滑动摩擦力,且每次与P碰撞前后的速度大小保持不变,斜面足够长.求滑块从开始运动到最后停止滑行的总路程s30.在光滑水平面上有一静止的物体,现以水平恒力F1推这一物体,作用一段时间后,换成相反方向的水平恒力F2推这一物体.当F2作用时间与F1的作用时间相同时,物体恰好回到出发点,此时物体的动能为32J.求运动过程中F1和F2所做的功.参考答案1、B解析:动能是标量,由可得答案为B。
动能,动量练习题姓名1.如图所示,半径为R的光滑半圆环轨道竖直固定在水平光滑的桌面上,桌面距水平地面的高度也为R,在桌面上轻质弹簧被a、b两个小球挤压(小球与弹簧没有拴接),处于静止状态.同时释放两个小球,小球a、b与弹簧在桌面上分离后,a球从B点滑上光滑半圆环轨道最高点A时速度为v A2gR,已知小球a质量为m,小球b质量为2m, 重力加速度为g,求:(1)小球a在圆环轨道最高点对轨道的压力?(2)释放后小球b离开弹簧时的速度v b的大小?(3)小球b落地点距桌子右侧的水平距离?2.有一行星探测器,质量为1 800 kg.现将探测器从某一行星的表面竖直升空,探测器的发动机推力恒定.发射升空后9 s末,发动机因发生故障突然熄火.如图所示是从探测器发射到落回地面全过程的速度-时间图象.已知该行星表面没有大气且不考虑探测器总质量的变化;求:(1)该行星表面附近的重力加速度大小.(2)发动机正常工作时的推力.3.如图所示,位于竖直平面内的光滑轨道,由一段斜的直轨道与之相切的圆形轨道连接而成,圆形轨道的半径为R 。
一质量为m 的小物块(视为质点)从斜轨道上某处由静止开始下滑,然后沿圆形轨道运动。
(g 为重力加速度)(1)要使物块能恰好通过圆轨道最高点,求物块初始位置相对于圆形轨道底部的高度h 多大;(2)要求物块能通过圆轨道最高点,且在最高点与轨道间的压力不能超过5mg 。
求物块初始位置相对于圆形轨道底部的高度h 的取值范围。
4.如图所示,某滑板爱好者在离地h =1.8m 高的平台上滑行,水平离开A 点后落在水平地面的B 点,其水平位移s 1=3m ,着地时由于存在能量损失,着地后速度变为v =4m/s ,并以此为初速沿水平地面滑行s 2=8m 后停止,已知人与滑板的总质量m =60kg 。
求:(空气阻力忽略不计,g =10m/s 2)(1)(2)人与滑板离开平台时的水平初速度; (3)着地过程损失的机械能。
动能和动能定理经典试题【1】例 1 一架喷气式飞机,质量m=5×103kg ,起飞过程中从静止开始滑跑的路程为s =5.3×102m 时,达到起飞的速度v =60m/s ,在此过程中飞机受到的平均阻力是飞机重量的0.02倍(k=0.02),求飞机受到的牵引力。
例2 将质量m=2kg 的一块石头从离地面H=2m 高处由静止开始释放,落入泥潭并陷入泥中h=5cm 深处,不计空气阻力,求泥对石头的平均阻力。
(g 取10m/s2)例3 一质量为0.3㎏的弹性小球,在光滑的水平面上以6m/s 的速度垂直撞到墙上,碰撞后小球沿相反方向运动,反弹后的速度大小与碰撞前速度的大小相同,则碰撞前后小球速度变化量的大小Δv 和碰撞过程中墙对小球做功的大小W 为()A .Δv=0 B. Δv=12m/s C. W=0 D. W=10.8J 例4 在h 高处,以初速度v0向水平方向抛出一个小球,不计空气阻力,小球着地时速度大小为( )A. gh v 20+B. gh v 20-C. gh v 220+D. gh v 220-例5 一质量为 m 的小球,用长为l 的轻绳悬挂于O 点。
小球在水平拉力F 作用下,从平衡位置P 点很缓慢地移动到Q 点,如图2-7-3所示,则拉力F 所做的功为( )A. mglcosθB. mgl(1-cosθ)C. FlcosθD. Flsinθ 例6 如图所示,光滑水平面上,一小球在穿过O 孔的绳子的拉力作用下沿一圆周匀速运动,当绳的拉力为F 时,圆周半径为R ,当绳的拉力增大到8F 时,小球恰可沿半径为R /2的圆周匀速运动在上述增大拉力的过程中,绳的拉力对球做的功为________.例7如图2-7-4所示,绷紧的传送带在电动机带动下,始终保持v0=2m/s 的速度匀速运行,传送带与水平地面的夹角θ=30°,现把一质量m =l0kg 的工件轻轻地放在传送带底端,由传送带传送至h =2m 的高处。
“动能定理”的典型例题【例1】质量为m=2kg的物体,在水平面上以v1= 6m/s的速度匀速向西运动,若有一个F=8N、方向向北的恒定力作用于物体,在t=2s内物体的动能增加了[ ]A.28J B.64J C.32J D.36J E.100J【分析】物体原来在平衡力作用下西行,受向北的恒力F作用后将做类似于平抛的曲线运动(见图).物体在向北方向上的加速度2s后在向北方向上的速度分量故2s后物体的合速度所以物体在2s内增加的动能为也可以根据力对物体做动能定理来计算.由于在这个过程中,可以看作物体只受外力F作用,在这个力方向上的位移外力F对物体做的功W =Fs= 8×8J=64J,故物体动能的增加【答】B.【说明】由上述计算可知,动能定理在曲线运动中同样适用,而且十分简捷.有的学生认为,物体在向西方向上不受外力,保持原动运能不变,向北方向上受到外力后,向北方向上的动能增加了即整个物体的动能增加了64J,故选B.必须注意,这种看法是错误的.动能是一个标量(不同于动量),不能分解.外力对物体做功引起物体动能的变化,是对整个物体而言的,它没有分量式(不同于物体在某方向上不受外力,该方向上动量守恒的分量式).上述计算结果的巧合是由于v2与v1互成90°角的缘故.【例2】一个物体从斜面上高h处由静止滑下并紧接着在水平面上滑行一段距离后停止,量得停止处对开始运动处的水平距离为s(见图),不考虑物体滑至斜面底端的碰撞作用,并认为斜面与水平面对物体的动摩擦因数相同,求摩擦因数μ.【分析】以物体为研究对象,它从静止开始运动,最后又静止在平面上,整个过程中物体的动能没有变化,即E k2=E k1=0.可以根据全过程中功与物体动能的变化上找出联系.【解】物体沿斜面下滑时,重力和摩擦力对物体做功(支持力不做功),设斜面倾角为α,斜坡长L,则重力和摩擦力的功分别为W G= mgsinαL,W f1= -μmgcosαL.在平面上滑行时仅有摩擦力做功(重力和支持力不做功),设平面上滑行距离为s2,则W f2= -μmgs2.整个运动过程中所有外力的功为W=W G+W f1+W f2,=mgsinαL - μumgcosαL- μmgs2.根据动能定理,W=E k2-E k1,式中s1为斜面底端与物体初位置间水平距离,故【说明】本题也可运用牛顿第二定律结合运动学公式求解.物体沿斜面下滑时的加速度物体在平面上滑行时的加速度比较这两种解法,可以看到,应用动能定理求解时,只需考虑始末运动状态,无需关注运动过程中的细节变化(如从斜面到平面的运动情况的变化),显得更为简捷.本题也为我们提供了一种测定动摩擦因数的方法.厢所受阻力不变,对车厢的牵引力应增加[ ]A.1×103N B.2×103NC.4×103N D.条件不足,无法判断【分析】矿砂落入车厢后,受到车厢板摩擦力f的作用,使它做加速运动,经时间△t后矿砂的速度达到车厢的速度v=2m/s,这段时间内矿砂的位移因此选△t内落下的矿砂△m为研究对象,以将接角车箱板和达到速度v=2m/s两时刻为始末两状态时,动能增量由功与动能变化的关系得在这过程中,车厢板同时受到矿砂的反作用f′,其大小也为4×103N,方向与原运动方向相反,所以,为保持车厢的匀速运动需增加的牵引力为【答】C.【说明】常有人误认为矿砂落入车厢内,矿砂的位移就是车厢的位移s =v t,于是得车厢应增加的牵引力大小为这是不正确的,因为在矿砂将接触车厢板到两者以共同速度v=2m/s运动的过程中,车厢和矿砂做两种不同的运动,矿砂的速度小于车厢的速度,它们之间才存在着因相对滑动而出现的滑动摩擦力.也正是由于滑动摩擦力的存在,车厢所增加的牵引力做的功并没有完全转化为矿砂的动能,其中有一部分消耗在克服摩擦做功而转化为热能.!iedtxx(`stylebkzd', `1107P02.htm')【例4】一辆车通过一根跨过定滑轮的绳PQ提升井中质量为m为物体,如图a所示.绳的P端拴在车后的挂钩上,Q端拴在物体上.设绳的总长不变、绳的质量、定滑轮的质量和尺寸,滑轮上的摩擦都忽略不计.开始时,车在A点,左右两侧绳都已绷紧并且是竖直的,左侧绳绳长为H.提升时,车加速向左运动,沿水平方向从A经过B驶向C.设A到B 的距离也为H.车过B点时的速度为v B.求在车由A移到B的过程中,绳Q端的拉力对物体做的功.【分析】汽车从A到B把物体提升的过程中,物体只受到拉力和重力的作用,根据物体速度的变化和上升高度,由动能定理即得.【解】以物体为研究对象,开始时其动能E k1=0.随着车的加速拖动,重物上升,同时速度也不断增加.当车子运动到B点时,重物获得一定的上升速度v Q,这个速度也就是收绳的速度,它等于车速沿绳子方向的一个分量(图b),即于是重物的动能增为在这个提升过程中,重物受到绳中拉力T、重力mg.物体上升的高度和重力的功分别为于是由动能定理得即所以绳子拉力对物体做的功【说明】必须注意,速度分解跟力的分解一样,两个分速度的方向应该根据运动的实际效果确定.车子向左运动时,绳端(P)除了有沿绳子方向的运动趋势外(每一瞬间绳处于张紧的状态),还参予了绕O点的转动运动(绳与竖直方向间夹角不断变化),因此还应该有一个绕O点转动的速度,这个速度垂直于绳长方向.所以车子运动到B点时的速度分解图应如图6所示,由此得拉绳的速度V b1(即提升重物的速度v Q)与车速v B的关系为【例5】在平直公路上,汽车由静止开始作匀速运动,当速度达到v m后立即关闭发动机直到停止,v-t图像如图所示.设汽车的牵引力为F,摩擦力为f,全过程中牵引力做功W1,克服摩擦力做功W2,则[ ]A.F:f = 1:3 B.F:f = 4:1C.W1:W2= 1:1 D.W1:W2 = 1:3【分析】在t = 0~1s内,汽车在牵引力F和摩擦力f共同作用下作匀加速运动,设加速度为a1.由牛顿第二定律F-f = ma1.在t=l~4s内,汽车仅受摩擦力作用作匀减速滑行,设加速度为a2,则-f = ma2.由于两过程中加速度大小之比为在前、后两过程中,根据合力的动能定理可知,∴ W F=W f1+W f2=W f。
【物理】物理动能与动能定理题20套(带答案)一、高中物理精讲专题测试动能与动能定理1.如图所示,在水平轨道右侧固定半径为R的竖直圆槽形光滑轨道,水平轨道的PQ段长度为,上面铺设特殊材料,小物块与其动摩擦因数为,轨道其它部分摩擦不计。
水平轨道左侧有一轻质弹簧左端固定,弹簧处于原长状态。
可视为质点的质量的小物块从轨道右侧A点以初速度冲上轨道,通过圆形轨道,水平轨道后压缩弹簧,并被弹簧以原速率弹回,取,求:(1)弹簧获得的最大弹性势能;(2)小物块被弹簧第一次弹回经过圆轨道最低点时的动能;(3)当R满足什么条件时,小物块被弹簧第一次弹回圆轨道时能沿轨道运动而不会脱离轨道。
【答案】(1)10.5J(2)3J(3)0.3m≤R≤0.42m或0≤R≤0.12m【解析】【详解】(1)当弹簧被压缩到最短时,其弹性势能最大。
从A到压缩弹簧至最短的过程中,由动能定理得:−μmgl+W弹=0−m v02由功能关系:W弹=-△E p=-E p解得 E p=10.5J;(2)小物块从开始运动到第一次被弹回圆形轨道最低点的过程中,由动能定理得−2μmgl=E k−m v02解得 E k=3J;(3)小物块第一次返回后进入圆形轨道的运动,有以下两种情况:①小球能够绕圆轨道做完整的圆周运动,此时设小球最高点速度为v2,由动能定理得−2mgR=m v22−E k小物块能够经过最高点的条件m≥mg,解得R≤0.12m②小物块不能够绕圆轨道做圆周运动,为了不让其脱离轨道,小物块至多只能到达与圆心等高的位置,即m v12≤mgR,解得R≥0.3m;设第一次自A点经过圆形轨道最高点时,速度为v1,由动能定理得:−2mgR =m v 12-m v 02且需要满足 m ≥mg ,解得R≤0.72m ,综合以上考虑,R 需要满足的条件为:0.3m≤R≤0.42m 或0≤R≤0.12m 。
【点睛】解决本题的关键是分析清楚小物块的运动情况,把握隐含的临界条件,运用动能定理时要注意灵活选择研究的过程。
高考物理动能定理的综合应用专项训练100(附答案)一、高中物理精讲专题测试动能定理的综合应用1.如图所示,轨道ABC 被竖直地固定在水平桌面上,A 距水平地面高H =0.75m ,C 距水平地面高h =0.45m 。
一个质量m =0.1kg 的小物块自A 点从静止开始下滑,从C 点以水平速度飞出后落在地面上的D 点。
现测得C 、D 两点的水平距离为x =0.6m 。
不计空气阻力,取g =10m/s 2。
求(1)小物块从C 点运动到D 点经历的时间t ; (2)小物块从C 点飞出时速度的大小v C ;(3)小物块从A 点运动到C 点的过程中克服摩擦力做的功。
【答案】(1) t=0.3s (2) v C =2.0m/s (3)0.1J 【解析】 【详解】(1)小物块从C 水平飞出后做平抛运动,由212h gt = 得小物块从C 点运动到D 点经历的时间20.3ht g==s (2)小物块从C 点运动到D ,由C x v t = 得小物块从C 点飞出时速度的大小C xv t==2.0m/s (3)小物块从A 点运动到C 点的过程中,根据动能定理 得()2102f C mg Hh W mv -+=- ()212f C W mv mg Hh =--= -0.1J 此过程中克服摩擦力做的功f f W W '=-=0.1J2.某物理小组为了研究过山车的原理提出了下列的设想:取一个与水平方向夹角为θ=53°,长为L 1=7.5m 的倾斜轨道AB ,通过微小圆弧与足够长的光滑水平轨道BC 相连,然后在C 处连接一个竖直的光滑圆轨道.如图所示.高为h =0.8m 光滑的平台上有一根轻质弹簧,一端被固定在左面的墙上,另一端通过一个可视为质点的质量m =1kg 的小球压紧弹簧,现由静止释放小球,小球离开台面时已离开弹簧,到达A 点时速度方向恰沿AB 方向,并沿倾斜轨道滑下.已知小物块与AB 间的动摩擦因数为μ=0.5,g 取10m/s 2,sin53°=0.8.求:(1)弹簧被压缩时的弹性势能; (2)小球到达C 点时速度v C 的大小;(3)小球进入圆轨道后,要使其不脱离轨道,则竖直圆弧轨道的半径R 应该满足什么条件. 【答案】(1)4.5J ;(2)10m/s ;(3)R ≥5m 或0<R ≤2m 。
动能定理经典试题
1. 一个质点从静止出发,在水平面内受到一个力推动,速度逐渐增加到v。
求质点的动能增量。
答:动能增量为K = 1/2 mv^2
2. 一个质点从A点自由落体到B点,质量为m,A点高度为h,B点速度为v。
求质点在AB段的动能变化。
答:A点动能为0,B点动能为1/2 mv^2;因为质点自由落体,满足势能变化等于动能变化,所以质点在AB段的动能变化为
K = mgh - 1/2 mv^2。
3. 一个滑雪者从山顶出发,滑到平地,总下落高度为h,滑雪
者质量为m,摩擦力不计。
求滑雪者的最终速度。
答:由能量守恒原理,滑雪者的势能转化为动能,即mgh =
1/2 mv^2,解得v = (2gh)^1/2。
功能关系、动能定理与动量题集一、计算题1. 如图所示,一辆质量为M=6kg的平板小车停靠在墙角处,地面水平且光滑,墙与地面垂直.一质量为m=2kg的小铁块(可视为质点)放在平板小车最右端,平板小车上表面水平且与小铁块之间的动摩擦因数μ=0.45,平板小车的长度L=1m.现给铁块一个v0=5m/s的初速度使之向左运动,与竖直墙壁发生弹性碰撞后向右运动,碰撞过程中无能量损失,求:(1)最终的车速大小;(2)小铁块在平板小车上运动的过程中系统损失的机械能(g取10m/s2).2. 如图所示,传送带水平部分AB的长度L=1.5m,与一圆心在O点、半径R=1m的竖直光滑圆轨道的末端相切于A点.AB高出水平地面H=1.25m.一质量m=0.1kg的小滑块(可视为质点),由因轨道上的P点从静止释放,OP与竖直线的夹角θ=37°.已知sin37°=0.6,cos37°=0.8,g取10m/s2,滑块与传送带的动摩擦因数μ=0.2,转轮与传送带间不打滑.不计空气阻力.(1)求滑块对圆轨道末端的压力的大小.(2)若传送带以速度为v1=1.0m/s顺时针匀速转动.滑块运动至B点水平抛出.求此种情况下,滑块的落地点与B点的水平距离.(3)若传送带以速度为V2=0.8m/s顺时针匀速转动,求滑块在传送带上滑行过程中产生的热量.3. 如图甲所示,倾角为θ=37°的传送带以恒定速率逆时针运行,现将一质量m=2kg的小物体轻轻放在传送带的A端,物体相对地面的速度随时间变化的关系如图乙所示,2s末物体到达B端,取沿传送带向下为正方向,g=10m/s2,sin37°=0.6,求:(1)小物体在传送带A、B两端间运动的平均速度v;(2)物体与传送带间的动摩擦因数μ;(3)2s内物体机械能的减少量ΔE及因与传送带摩擦产生的内能Q。
4. (加试题)如图17所示,在光滑的水平面上有木块A和B,m A=0.5kg,m B=0.4kg,它们的上表面是粗糙的.今有一小铁块C,m C=0.1kg,以初速度v0=10m/s沿两木块表面滑过,最后停留在B上,此时B、C以共同速度v=1.5m/s运动,求:(1)A最终运动的速度v A;(2)C刚离开A时的速度v C;(3)整个过程中因摩擦而产生的内能.5. 如图所示,质量为M.内间距为L的箱子静止在光滑水平面上,箱子中间有一质量为m的小物块(可视为质点),初始时小物块停在箱子正中间。
A1、一质量为1kg 的物体被人用手由静止向上提高1m ,这时物体的速度是2m/s ,求: (1)物体克服重力做功. (2)合外力对物体做功. (3)手对物体做功. 解:(1) m 由A 到B : G 10J W mgh =-=-克服重力做功1G G 10J W W ==克(2) m 由A 到B ,根据动能定理2:2102J 2W mv ∑=-=(3) m 由A 到B :G F W W W ∑=+ F 12J W ∴=2、一个人站在距地面高h = 15m 处,将一个质量为m = 100g 的石块以v 0 = 10m/s 的速度斜向上抛出. (1)若不计空气阻力,求石块落地时的速度v .(2)若石块落地时速度的大小为v t = 19m/s ,求石块克服空气阻力做的功W .解:(1) m 由A 到B :根据动能定理:2201122mgh mv mv =-20m/s v ∴= (2) m 由A 到B ,根据动能定理3:22t 01122mgh W mv mv -=- 1.95J W ∴=3a 、运动员踢球的平均作用力为200N ,把一个静止的质量为1kg 的球以10m/s 的速度踢出,在水平面上运动60m 后停下. 求运动员对球做的功? 3b 、如果运动员踢球时球以10m/s 迎面飞来,踢出速度仍为10m/s ,则运动员对球做功为多少? 解: (3a)球由O 到A ,根据动能定理4:201050J 2W mv =-=(3b)球在运动员踢球的过程中,根据动能定理5:2211022W mv mv =-=1 不能写成:G10J W mgh ==. 在没有特别说明的情况下,G W 默认解释为重力所做的功,而在这个过程中重力所做的功为负.2 也可以简写成:“m :A B →:k W E ∑=∆Q ”,其中k W E ∑=∆表示动能定理.3 此处写W -的原因是题目已明确说明W 是克服空气阻力所做的功.4踢球过程很短,位移也很小,运动员踢球的力又远大于各种阻力,因此忽略阻力功.5 结果为0,并不是说小球整个过程中动能保持不变,而是动能先转化为了其他形式的能(主要是弹性势能,然后其他形式的能又转化为动能,而前后动能相等.v mv 'O A →A B →4、在距离地面高为H 处,将质量为m 的小钢球以初速度v 0竖直下抛,落地后,小钢球陷入泥土中的深度为h 求:(1)求钢球落地时的速度大小v . (2)泥土对小钢球的阻力是恒力还是变力? (3)求泥土阻力对小钢球所做的功. (4)求泥土对小钢球的平均阻力大小. 解:(1) m 由A 到B :根据动能定理:2201122mgH mv mv =-v ∴(2)变力6. (3) m 由B 到C ,根据动能定理:2f 102mgh W mv +=-()2f 012W mv mg H h ∴=--+(3) m 由B 到C : f cos180W f h =⋅⋅o()2022mv mg H h f h++∴=5、在水平的冰面上,以大小为F =20N 的水平推力,推着质量m =60kg 的冰车,由静止开始运动. 冰车受到的摩擦力是它对冰面压力的0. 01倍,当冰车前进了s 1=30m 后,撤去推力F ,冰车又前进了一段距离后停止. 取g = 10m/s 2. 求:(1)撤去推力F 时的速度大小. (2)冰车运动的总路程s .解: (1) m 由1状态到2状态:根据动能定理7: 2111cos0cos18002Fs mgs mv μ+=-o o3.74m/s v ∴==(2) m 由1状态到3状态8:根据动能定理: 1cos0cos18000Fs mgs μ+=-o o100m s ∴=6此处无法证明,但可以从以下角度理解:小球刚接触泥土时,泥土对小球的力为0,当小球在泥土中减速时,泥土对小球的力必大于重力mg ,而当小球在泥土中静止时,泥土对小球的力又恰等于重力mg . 因此可以推知,泥土对小球的力为变力.8也可以用第二段来算2s ,然后将两段位移加起来. 计算过程如下: m 由2状态到3状态:根据动能定理: 221cos18002mgs mv μ=-o270m s ∴=则总位移12100m s s s =+=.v t v vfA6、如图所示,光滑1/4圆弧半径为0.8m ,有一质量为1.0kg 的物体自A 点从静止开始下滑到B 点,然后沿水平面前进4m ,到达C 点停止. 求: (1)在物体沿水平运动中摩擦力做的功. (2)物体与水平面间的动摩擦因数.解:(1) m 由A 到C 9:根据动能定理:f 00mgR W +=-f 8J W mgR ∴=-=-(2) m 由B 到C :f cos180W mg x μ=⋅⋅o0.2μ∴=7、粗糙的1/4圆弧的半径为0.45m ,有一质量为0.2kg 的物体自最高点A 从静止开始下滑到圆弧最低点B 时,然后沿水平面前进0.4m 到达C 点停止. 设物体与轨道间的动摩擦因数为0.5 (g = 10m/s 2),求:(1)物体到达B 点时的速度大小.(2)物体在圆弧轨道上克服摩擦力所做的功.解:(1) m 由B 到C :根据动能定理:2B 1cos18002mg l mv μ⋅⋅=-oB 2m/s v ∴=(2) m 由A 到B :根据动能定理:2f B 102mgR W mv +=- f 0.5J W ∴=- 克服摩擦力做功f 0.5J W W ==克f8、质量为m 的物体从高为h 的斜面上由静止开始下滑,经过一段水平距离后停止,测得始点与终点的水平距离为s ,物体跟斜面和水平面间的动摩擦因数相同,求:摩擦因数证:设斜面长为l ,斜面倾角为θ,物体在斜面上运动的水平位移为1s ,在水平面上运动的位移为2s ,如图所示10.m 由A 到B :根据动能定理: 2cos cos180cos18000mgh mg l mgs μθμ+⋅⋅+⋅=-o o又1cos l s θ=Q 、12s s s =+ 则11:0h s μ-= 即: hsμ=9也可以分段计算,计算过程略.10 题目里没有提到或给出,而在计算过程中需要用到的物理量,应在解题之前给出解释。
第七章
动能定理(计算题专项训练)
1如图所示,将质量m=2kg 的一块石头从离地面H=2m 高处由静止开始释放,落入泥潭并陷入泥中h=5cm 深处,不计空气阻力,求泥对石头的平均阻力。
(g 取10m/s 2)
2一人坐在雪橇上,从静止开始沿着高度为15m 的斜坡滑下,到达底部时速度为10m /s.人和雪橇的总质量为60kg ,下滑过程中克服阻力做的功等于多少(g 取10m /s 2).
3质量m=10kg 的物体静止在光滑水平面上,先在水平推力F 1=40N 的作用下移动距离s 1=5m ,然后再给物体加上与F 1反向、大小为F 2=10N 的水平阻力,物体继续向前移动s 2=4m ,此时物体的速度大小为多大?
4一辆汽车质量为m ,从静止开始起动,沿水平面前进了距离s 后,就达到了最大行驶速度
m ax v .设汽车的牵引力功率保持不变,所受阻力为车重的k 倍,求:(1)汽车的牵引功率.(2)汽
车从静止到开始匀速运动所需的时间.
5一辆汽车的质量为5×103㎏,该汽车从静止开始以恒定的功率在平直公路上行驶,经过40S ,前进400m 速度达到最大值,如果汽车受的阻力始终为车重的0.05倍,问车的最大速度是多少?(取g=10m/s²)
6一质量M =0.5kg 的物体,以v m s 04=/的初速度沿水平桌面上滑过S =0.7m 的路程后落
到地面,已知桌面高h =0.8m ,着地点距桌沿的水平距离S m 112
=.,求物体与桌面间的摩擦系数是多少?(g 取102
m s /)
7如图所示,半径R =1m 的1/4圆弧导轨与水平面相接,从圆弧导轨顶端A ,静止释放一个质量为m =20g 的小木块,测得其滑至底端B 时速度V B =3m /s ,以后沿水平导轨滑行BC =3m 而停止. 求:(1)在圆弧轨道上克服摩擦力做的功? (2)BC 段轨道的动摩擦因数为多少?
8如图所示,一个物体从斜面上高h 处由静止滑下并紧接着在水平面上滑行一段距离后停止,测得停止处与开始运动处的水平距离为s ,不考虑物体滑至斜面底端的碰撞作用,并认为斜面与水平面对物体的动摩擦因数相同,求动摩擦因数μ.
9如图所示,物体自倾角为θ、长为L 的斜面顶端由静止开始滑下,到斜面底端时与固定挡板发生碰撞,设碰撞时无机械能损失.碰后物体又沿斜面上升,若到最后停止时,物体总共滑过的路程为s ,则物体与斜面间的动摩擦因数为多少。
10如图所示,斜面倾角为θ,滑块质量为m ,滑块与斜面的动摩擦因数为μ,从距挡板为s 0的位置以v 0的速度沿斜面向上滑行.设重力沿斜面的分力大于滑动摩擦力,且每次与P 碰撞前后的速度大小保持不变,斜面足够长.求滑块从开始运动到最后停止滑行的总路程s.
11一个单摆小球的质量为M ,摆球经过最低点时的速度为V
气阻力f 作用而最终静止。
则摆球通过的最大路程是多少?
12质量为m 的小球被系在轻绳的一端,在竖直平面内作半径为R 的圆周运动.运动过程中,
小球受到空气阻力的作用,在某一时刻小球通过轨道最低点时绳子的拉力为7mg ,此后小球继续作圆周运动,转过半个圆周恰好通过最高点,则此过程中小球克服阻力所做的功为多少。
13如图所示,半径为R 的光滑圆形轨道位于竖直平面内,一质量为m 小球沿其内侧作圆周运动,经过最低点时速度Rg V 71 ,求:(1)小球经过最低点时对轨道的压力
是多少?(2)小球经过最高点时速度的大小V 2?
14如图所示,长为L 的细绳一端与一质量为m 的小球(可看成质点)相连,可绕过O 点的水平转轴在竖直面内无摩擦地转动。
在最低点a 处给一个初速度,使小球恰好能通过最高点完成 完整的圆周运动,求:
(1)小球过b 点时的速度大小;
(2)初速度v 0的大小;
(3)最低点处绳中的拉力大小。
15如下图所示,ABC 为一细圆管构成的
4
3
园轨道,固定在竖直平面内,轨道半径为R (比细圆管的半径大得多),OA 水平,OC 竖直,最低点为B ,最高点为C ,细圆管内壁光滑。
在A 点正上方某位置处有一质量为m 的小球(可视为质点)由静止开始下落,刚好进入细圆管内运动。
已知细圆管的内径稍大于小球的直径,
不计空气阻力。
(1) 若小球刚好能到达轨道的最高点C ,求小球经过最低点B 时的速度大小和轨道对小球的支持力大小;
(2) 若小球从C 点水平飞出后恰好能落到A 点,求小球刚开始下落时离A 点的高度为多大。
16如图所示,竖直平面内的3/4圆弧形光滑轨道半径为R ,A 端与圆心O 等高,AD 为水平面,B 点在O 的正上方,一个小球在A 点正上方由静止释放,自由下落至A
点进入圆轨道
并恰能到达B点.求:(1)释放点距A点的竖直高度;
17如图,一个质量为0.6kg 的小球以某一初速度从P点水平抛出,恰好从光滑圆弧ABC的A点的切线方向进入圆弧(不计空气阻力,进入圆弧时无机械能损失)。
已知圆弧的半径R=0.3m ,
θ=60 0,小球到达A点时的速度v=4 m/s 。
(取g =10 m/s2)求:
(1)小球做平抛运动的初速度v0;
(2)P点与A点的水平距离和竖直高度;
(3)小球到达圆弧最高点C时对轨道的压力。
B。