题目列表(包括答案和解析)
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(14分)某同学站在水平地面上,手握不可伸长的轻绳一端,绳的另一端系有质量为m的小球,甩动手腕,使球在竖直平面内做圆周运动。当球某次运动到最低点时,绳恰好达到所能承受的最大拉力F而断掉,球飞行水平距离d后落地,如图所示。已知握绳的手离地面高度为d,手与球之间的绳长为
,重力加速度为g。忽略手的运动、小球的半径和空气阻力,试分析求解:
![]()
(1)绳断时球的速度大小v1;
(2)球落地时的速度大小v2;
(3)绳能承受的最大拉力F;
(4)改变绳长,使球重复上述运动。若绳仍在球运动到最低点时断掉,要使球抛出的水平距离最大,则绳长应为多少?最大水平距离为多少?
1.D 2.AD 3.BD 4.D 5. C 6.AD 7.B 8.AD 9.AD 10.B
11. 100J 75J 12. 15N
13. 解:设卡车运动的速度为v0,刹车后至停止运动,由动能定理:-μmgs=0-
。得v=
=
14. 解:当人向右匀速前进的过程中,绳子与竖直
方向的夹角由0°逐渐增大,人的拉力就发生了变化,
故无法用W=Fscosθ计算拉力所做的功,而在这个过
程中,人的拉力对物体做的功使物体的动能发生了变
化,故可以用动能定理来计算拉力做的功。
当人在滑轮的正下方时,物体的初速度为零,
当人水平向右匀速前进s 时物体的速度为v1 ,由图
1可知: v1= v0sina
⑴根据动能定理,人的拉力对物体所做的功
W=m v12/2-0
⑵由⑴、⑵两式得W=ms2 v12/2(s2+h2)
15. 解:(1)对AB段应用动能定理:mgR+Wf=动能定理与能量守恒.files/image350.gif)
所以:Wf=
-mgR=
-20×10-3×10×1=-0.11J
(2)对BC段应用动能定理:Wf=0-
=-
=-0.09J。又因Wf=μmgBCcos1800=-0.09,得:μ=0.153。
16. 解:在此过程中,B的重力势能的增量为
,A、B动能增量为
,恒力F所做的功为
,用
表示A克服摩擦力所做的功,根据功能关系有:
动能定理与能量守恒.files/image363.gif)
解得:动能定理与能量守恒.files/image365.gif)
17. 解:(1)儿童从A点滑到E点的过程中,重力做功W=mgh
儿童由静止开始滑下最后停在E点,在整个过程中克服摩擦力做功W1,由动能定理得,
=0,则克服摩擦力做功为W1=mgh
(2)设斜槽AB与水平面的夹角为
,儿童在斜槽上受重力mg、支持力N1和滑动摩擦
力f1,
,儿童在水平槽上受重力mg、支持力N2和滑动摩擦力f2,
,儿童从A点由静止滑下,最后停在E点.
由动能定理得,动能定理与能量守恒.files/image375.gif)
解得
,它与角
无关.
(3)儿童沿滑梯滑下的过程中,通过B点的速度最大,显然,倾角
越大,通过B点的速度越大,设倾角为
时有最大速度v,由动能定理得,
动能定理与能量守恒.files/image385.gif)
解得最大倾角动能定理与能量守恒.files/image387.gif)
18.
解:(1)根据牛顿第二定律有:动能定理与能量守恒.files/image389.gif)
设匀加速的末速度为
,则有:
、
代入数值,联立解得:匀加速的时间为:
(2)当达到最大速度
时,有:动能定理与能量守恒.files/image399.gif)
解得:汽车的最大速度为:动能定理与能量守恒.files/image401.gif)
(3)汽车匀加速运动的位移为:动能定理与能量守恒.files/image403.gif)
在后一阶段牵引力对汽车做正功,重力和阻力做负功,根据动能定理有:
动能定理与能量守恒.files/image405.gif)
又有动能定理与能量守恒.files/image407.gif)
代入数值,联立求解得:动能定理与能量守恒.files/image409.gif)
所以汽车总的运动时间为:动能定理与能量守恒.files/image411.gif)
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