高考物理动能与动能定理试题经典及解析
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k=20=mgsin30°
所以
m=4kg
当达到最大速度时带电小球受力平衡:
由线2可得s0=1m,
得:
=1.11×10﹣5C
(3)由线2可得,当带电小球运动至1m处动能最大为27J.
根据动能定理:
WG+W电=△Ek
即有:
﹣mgh+qU=Ekm﹣0
代入数据得:
U=4.2×106V
(4)图中线3即为小球电势能ε随位移s变化的图线
(1)描述小球向上运动过程中的速度与加速度的变化情况;
(2)求小球的质量m和电量q;
(3)斜杆底端至小球速度最大处由底端正点电荷形成的电场的电势差U;
(4)在图(b)中画出小球的电势能ε随位移s变化的图线.(取杆上离底端3m处为电势零点)
【答案】(1)小球的速度先增大,后减小;小球沿斜面向上做加速度逐渐减小的加速运动,再沿斜面向上做加速度逐渐增大的减速运动,直至速度为零.(2)4kg;1.11×10﹣5C;(3)4.2×106V(4)图像如图,线3即为小球电势能 随位移s变化的图线;
(1)小物块第一次与挡板碰撞前的速度大小;
(2)小物块经过B点多少次停下来,在BC上运动的总路程为多少;
(3)某一次小物块与挡板碰撞反弹后拿走挡板,最后小物块落在D点,已知半球体半径r=0.75m,OD与水平面夹角为α=53°,求小物块与挡板第几次碰撞后拿走挡板?(取 )
【答案】(1)7 m/s;(2)63次24.9m(3)25次
(1)玩具滑车到达 点时对 点的压力大小。
(2)如果传送带保持不动,玩具滑车到达传送带右端轮子最高点时的速度和落水点位置。
(3)如果传送带是在以某一速度匀速运动的(右端轮子顺时针转),试讨论玩具滑车落水点与传送带速度大小之间的关系。
【答案】(1)80N;(2)6m/s,6m;(3)见解析。
【解析】
【详解】
④若传送带的速度 ≥v≥10m/s,则小车在传送带上运动时先加速到v,然后以速度v匀速,则到达右端的速度为v,落水点距离传送带右端的水平距离为vt=vm。
4.如图所示,足够长的光滑绝缘水平台左端固定一被压缩的绝缘轻质弹簧,一个质量 ,电量 的带负电小物块与弹簧接触但不栓接,弹簧的弹性势能为 。某一瞬间释放弹簧弹出小物块,小物块从水平台右端 点飞出,恰好能没有碰撞地落到粗糙倾斜轨道的最高点 ,并沿轨道 滑下,运动到光滑水平轨道 ,从 点进入到光滑竖直圆内侧轨道。已知倾斜轨道与水平方向夹角为 ,倾斜轨道长为 ,带电小物块与倾斜轨道间的动摩擦因数 。小物块在 点没有能量损失,所有轨道都是绝缘的,运动过程中小物块的电量保持不变,可视为质点。只有光滑竖直圆轨道处存在范围足够大的竖直向下的匀强电场,场强 。已知 , ,取 ,求:
故由牛顿第三定律可得:滑块第一次运动到B点时对轨道的压力为 ,方向竖直向下。
(2)设滑块在粗糙斜面上向上滑行的最大距离为L,滑块运动过程只有重力、摩擦力做功,故由动能定理可得
所以
(3)对滑块从P到第二次经过B点的运动过程应用动能定理可得
所以,由滑块在光滑圆弧上运动机械能守恒可知:滑块从斜面上返回后能滑出A点。
(1)求滑块第一次运动到B点时对轨道的压力。
(2)求滑块在粗糙斜面上向上滑行的最大距离。
(3)通过计算判断滑块从斜面上返回后能否滑出A点。
【答案】(1)70N;(2)1.2m;(3)能滑出A
【解析】
【分析】
【详解】
(1)滑块从P到B的运动过程只有重力做功,故机械能守恒,则有
那么,对滑块在B点应用牛顿第二定律可得,轨道对滑块的支持力竖直向上,且
【解析】
【分析】
【详解】
(1)由图线2得知,小球的速度先增大,后减小.根据库仑定律得知,小球所受的库仑力逐渐减小,合外力先减小后增大,加速度先减小后增大,则小球沿斜面向上做加速度逐渐减小的加速运动,再沿斜面向上做加速度逐渐增大的减速运动,直至速度为零.
(2)由线1可得:
EP=mgh=mgssinθ
斜率:
高考物理动能与动能定理试题经典及解析
一、高中物理精讲专题测试动能与动能定理
1.如图所示,半径R=0.5 m的光滑圆弧轨道的左端A与圆心O等高,B为圆弧轨道的最低点,圆弧轨道的右端C与一倾角θ=37°的粗糙斜面相切。一质量m=1kg的小滑块从A点正上方h=1 m处的P点由静止自由下落。已知滑块与粗糙斜面间的动摩擦因数μ=0.5,sin37°=0.6,cos37°=0.8,重力加速度g=10 m/s2。
【解析】
【分析】
【详解】
(1)设物体释放后,第一次到达B处的速度为 ,根据动能定理可知:
解得:
物体每完成一次往返运动,在AB斜面上能上升的高度都减少一些,最终当它达B点时,速度变为零,对物体从P到B全过程用动能定理,有
得物体在AB轨道上通过的总路程为
(2)最终物体以B为最高点在圆弧轨道底部做往返运动,设物体从B运动到E时速度为 v,由动能定理知:
②若小车在传送带上一直加速,则到达右端时的速度满足
解得
若传送带的速度 ,则小车在传送带上运动时一直加速,则到达右端的速度为 ,落水点距离传送带右端的水平距离为 ;
③若传送带的速度10m/s≥v≥6m/s,则小车在传送带上运动时先减速到v,然后以速度v匀速,则到达右端的速度为v,落水点距离传送带右端的水平距离为vt=vm;
(1)小物块运动到 点时的速度大小 ;
(2)小物块运动到 点时的速度大小 ;
(3)要使小物块不离开圆轨道,圆轨道的半径应满足什么条件?
【答案】(1)4m/s;(2) m/s;(3)R⩽0.022m
【解析】
【分析】
【详解】
(1)释放弹簧过程中,弹簧推动物体做功,弹簧弹性势能转变为物体动能
解得
(2)A到B物体做平抛运动,到B点有
【详解】
(1)BC长度 ,由动能定理可得
代入数据的
物块在BC部分所受的摩擦力大小为
所受合力为
故
(2)设物块第一次通过D点的速度为 ,由动能定理得
有牛顿第二定律得
联立解得
(3)物块每次通过BC所损失的机械能为
物块在B点的动能为
解得
物块经过BC次数
设物块最终停在距离C点x处,可得
代入数据可得
3.如图所示是一种特殊的游戏装置, 是一段位于竖直平面内的光滑圆弧轨道,圆弧半径为 ,末端 处的切线方向水平,一辆玩具滑车从轨道的 点处下滑,滑到 点时速度大小为 ,从 点飞出后落到水面上的 点。已知它落到水面上时相对于 点( 点正下方)的水平距离 。为了能让滑车抛到水面上的更远处,有人在轨道的下方紧贴 点安装一水平传送带,传送带右端轮子的圆心与 点的水平距离为 ,轮子半径为 (传送带的厚度不计),若传送带与玩具滑车之间的动摩擦因数为0.4,玩具滑车的质量为 ,不计空气阻力(把玩具滑车作质点处理),求
(1)物体释放后,第一次到达B处的速度大小,并求出物体做往返运动的整个过程中在AB轨道上通过的总路程s;
(2)最终当物体通过圆弧轨道最低点E时,对圆弧轨道的压力的大小;
(3)为使物体能顺利到达圆弧轨道的最高点D(E、O、D为同一条竖直直径上的3个点),释放点距B点的距离L应满足什么条件.
【答案】(1) ; Biblioteka Baidu2) ;(3)
【解析】
试题分析:小物块从开始运动到与挡板碰撞,重力、摩擦力做功,运用动能定理。求小物块经过B点多少次停下来,需要根据功能转化或动能定理求出小物块运动的路程,计算出经过B点多少次。小物块经过平抛运动到达D点,可以求出平抛时的初速度,进而求出在BC段上运动的距离以及和当班碰撞的次数。
(1)从A到C段运用动能定理
【点睛】
经典力学问题一般先对物体进行受力分析,求得合外力及运动过程做功情况,然后根据牛顿定律、动能定理及几何关系求解。
2.如图所示,斜面ABC下端与光滑的圆弧轨道CDE相切于C,整个装置竖直固定,D是最低点,圆心角∠DOC=37°,E、B与圆心O等高,圆弧轨道半径R=0.30m,斜面长L=1.90m,AB部分光滑,BC部分粗糙.现有一个质量m=0.10kg的小物块P从斜面上端A点无初速下滑,物块P与斜面BC部分之间的动摩擦因数μ=0.75.取sin37°=0.6,cos37°=0.8,重力加速度g=10m/s2,忽略空气阻力.求:
(1)物块第一次通过C点时的速度大小vC.
(2)物块第一次通过D点时受到轨道的支持力大小FD.
(3)物块最终所处的位置.
【答案】(1) (2)7.4N(3)0.35m
【解析】
【分析】
由题中“斜面ABC下端与光滑的圆弧轨道CDE相切于C”可知,本题考查动能定理、圆周运动和机械能守恒,根据过程分析,运用动能定理、机械能守恒和牛顿第二定律可以解答.
n=25次
考点:动能定理、平抛运动
【名师点睛】解决本题的关键一是要会根据平抛运动的规律求出落到D时平抛运动的初速度;再一个容易出现错误的是在BC段运动的路程与经过B点次数的关系,需要认真确定。根据功能关系求出在BC段运动的路程。
7.如图所示,AB是倾角为θ的粗糙直轨道,BCD是光滑的圆弧轨道,AB恰好在B点与圆弧相切,圆弧的半径为R.一个质量为m的物体(可以看作质点)从直轨道上与圆弧的圆心O等高的P点由静止释放,结果它能在两轨道间做往返运动.已知物体与轨道AB间的动摩擦因数为μ,重力加速度为g.试求:
在E点,由牛顿第二定律有
解得物体受到的支持力
根据牛顿第三定律,物体对轨道的压力大小为 ,方向竖直向下.
(3)设物体刚好到达D点时的速度为 此时有
解得:
设物体恰好通过D点时释放点距B点的距离为 ,有动能定理可知:
联立解得:
则:
答案:(1) ; (2) ;(3)
8.如图所示,光滑水平面MN的左端M处有一弹射装置P,右端N处与水平传送带恰平齐接触,传送带水平部分长度L=16m,沿逆时针方向以恒定速度v=2m/s匀速转动.ABCDE是由三部分光滑轨道平滑连接在一起组成的,AB为水平轨道,弧BCD是半径为R的半圆弧轨道,弧DE是半径为2R的圆弧轨道,弧BCD与弧DE相切在轨道最高点D,R=0.6m.平面部分A点与传送带平齐接触.放在MN段的物块m(可视为质点)以初速度v0=4m/s冲上传送带,物块与传送带间的摩擦因数μ=0.2,物块的质量m=1kg.结果物块从滑上传送带又返回到N端,经水平面与左端M处的固定弹射器相碰撞(弹射器的弹簧原来被压缩后被锁定),因碰撞弹射器锁定被打开,将物块弹回后滑过传送带,冲上右侧的圆弧轨道,物块恰能始终贴着圆弧轨道内侧通过了最高点,最后从E点飞出.g取10m/s2.求:
(1)玩具滑车到达D点时,由牛顿第二定律:
解得
;
(2)若无传送带时,由平抛知识可知:
解得
如果传送带保持不动,则当小车滑到最右端时,由动能定理:
解得
v=6m/s
因为 ,则小车从右端轮子最高点做平抛运动,则落水点距离传送带右端的水平距离:
(3)①若传送带的速度v≤6m/s,则小车在传送带上运动时一直减速,则到达右端的速度为6m/s,落水点距离传送带右端的水平距离为6m;
6.如图所示,一长度LAB=4.98m,倾角θ=30°的光滑斜面AB和一固定粗糙水平台BC平滑连接,水平台长度LBC=0.4m,离地面高度H=1.4m,在C处有一挡板,小物块与挡板碰撞后原速率反弹,下方有一半球体与水平台相切,整个轨道处于竖直平面内。在斜面顶端A处静止释放质量为m="2kg"的小物块(可视为质点),忽略空气阻力,小物块与BC间的动摩擦因素μ=0.1,g取10m/s2。问:
所以
B到C根据动能定理有
解得
(3)根据题意可知,小球受到的电场力和重力的合力方向向上,其大小为
F=qE-mg=59.6N
所以D点为等效最高点,则小球到达D点时对轨道的压力为零,此时的速度最小,即
解得
所以要小物块不离开圆轨道则应满足vC≥vD得:
R≤0.022m
5.如图(a)所示,倾角θ=30°的光滑固定斜杆底端固定一电量为Q=2×10﹣4C的正点电荷,将一带正电小球(可视为点电荷)从斜杆的底端(但与Q未接触)静止释放,小球沿斜杆向上滑动过程中能量随位移的变化图象如图(b)所示,其中线1为重力势能随位移变化图象,线2为动能随位移变化图象.(g=10m/s2,静电力恒量K=9×109N•m2/C2)则
mgsin - LAB= mv2
v=7m/s
(2)从开始到最后停下在BC段所经过的路程为x
mgsin LAB- mgx=0
x=24.9m
=31.1
经过AB的次数为31 2+1=63次
(3)设小物块平抛时的初速度为V0
H -r = gt2
r+ =v0t
v0=3 m/s
设第n次后取走挡板
mv2- mv02=2 Lbcn
所以
m=4kg
当达到最大速度时带电小球受力平衡:
由线2可得s0=1m,
得:
=1.11×10﹣5C
(3)由线2可得,当带电小球运动至1m处动能最大为27J.
根据动能定理:
WG+W电=△Ek
即有:
﹣mgh+qU=Ekm﹣0
代入数据得:
U=4.2×106V
(4)图中线3即为小球电势能ε随位移s变化的图线
(1)描述小球向上运动过程中的速度与加速度的变化情况;
(2)求小球的质量m和电量q;
(3)斜杆底端至小球速度最大处由底端正点电荷形成的电场的电势差U;
(4)在图(b)中画出小球的电势能ε随位移s变化的图线.(取杆上离底端3m处为电势零点)
【答案】(1)小球的速度先增大,后减小;小球沿斜面向上做加速度逐渐减小的加速运动,再沿斜面向上做加速度逐渐增大的减速运动,直至速度为零.(2)4kg;1.11×10﹣5C;(3)4.2×106V(4)图像如图,线3即为小球电势能 随位移s变化的图线;
(1)小物块第一次与挡板碰撞前的速度大小;
(2)小物块经过B点多少次停下来,在BC上运动的总路程为多少;
(3)某一次小物块与挡板碰撞反弹后拿走挡板,最后小物块落在D点,已知半球体半径r=0.75m,OD与水平面夹角为α=53°,求小物块与挡板第几次碰撞后拿走挡板?(取 )
【答案】(1)7 m/s;(2)63次24.9m(3)25次
(1)玩具滑车到达 点时对 点的压力大小。
(2)如果传送带保持不动,玩具滑车到达传送带右端轮子最高点时的速度和落水点位置。
(3)如果传送带是在以某一速度匀速运动的(右端轮子顺时针转),试讨论玩具滑车落水点与传送带速度大小之间的关系。
【答案】(1)80N;(2)6m/s,6m;(3)见解析。
【解析】
【详解】
④若传送带的速度 ≥v≥10m/s,则小车在传送带上运动时先加速到v,然后以速度v匀速,则到达右端的速度为v,落水点距离传送带右端的水平距离为vt=vm。
4.如图所示,足够长的光滑绝缘水平台左端固定一被压缩的绝缘轻质弹簧,一个质量 ,电量 的带负电小物块与弹簧接触但不栓接,弹簧的弹性势能为 。某一瞬间释放弹簧弹出小物块,小物块从水平台右端 点飞出,恰好能没有碰撞地落到粗糙倾斜轨道的最高点 ,并沿轨道 滑下,运动到光滑水平轨道 ,从 点进入到光滑竖直圆内侧轨道。已知倾斜轨道与水平方向夹角为 ,倾斜轨道长为 ,带电小物块与倾斜轨道间的动摩擦因数 。小物块在 点没有能量损失,所有轨道都是绝缘的,运动过程中小物块的电量保持不变,可视为质点。只有光滑竖直圆轨道处存在范围足够大的竖直向下的匀强电场,场强 。已知 , ,取 ,求:
故由牛顿第三定律可得:滑块第一次运动到B点时对轨道的压力为 ,方向竖直向下。
(2)设滑块在粗糙斜面上向上滑行的最大距离为L,滑块运动过程只有重力、摩擦力做功,故由动能定理可得
所以
(3)对滑块从P到第二次经过B点的运动过程应用动能定理可得
所以,由滑块在光滑圆弧上运动机械能守恒可知:滑块从斜面上返回后能滑出A点。
(1)求滑块第一次运动到B点时对轨道的压力。
(2)求滑块在粗糙斜面上向上滑行的最大距离。
(3)通过计算判断滑块从斜面上返回后能否滑出A点。
【答案】(1)70N;(2)1.2m;(3)能滑出A
【解析】
【分析】
【详解】
(1)滑块从P到B的运动过程只有重力做功,故机械能守恒,则有
那么,对滑块在B点应用牛顿第二定律可得,轨道对滑块的支持力竖直向上,且
【解析】
【分析】
【详解】
(1)由图线2得知,小球的速度先增大,后减小.根据库仑定律得知,小球所受的库仑力逐渐减小,合外力先减小后增大,加速度先减小后增大,则小球沿斜面向上做加速度逐渐减小的加速运动,再沿斜面向上做加速度逐渐增大的减速运动,直至速度为零.
(2)由线1可得:
EP=mgh=mgssinθ
斜率:
高考物理动能与动能定理试题经典及解析
一、高中物理精讲专题测试动能与动能定理
1.如图所示,半径R=0.5 m的光滑圆弧轨道的左端A与圆心O等高,B为圆弧轨道的最低点,圆弧轨道的右端C与一倾角θ=37°的粗糙斜面相切。一质量m=1kg的小滑块从A点正上方h=1 m处的P点由静止自由下落。已知滑块与粗糙斜面间的动摩擦因数μ=0.5,sin37°=0.6,cos37°=0.8,重力加速度g=10 m/s2。
【解析】
【分析】
【详解】
(1)设物体释放后,第一次到达B处的速度为 ,根据动能定理可知:
解得:
物体每完成一次往返运动,在AB斜面上能上升的高度都减少一些,最终当它达B点时,速度变为零,对物体从P到B全过程用动能定理,有
得物体在AB轨道上通过的总路程为
(2)最终物体以B为最高点在圆弧轨道底部做往返运动,设物体从B运动到E时速度为 v,由动能定理知:
②若小车在传送带上一直加速,则到达右端时的速度满足
解得
若传送带的速度 ,则小车在传送带上运动时一直加速,则到达右端的速度为 ,落水点距离传送带右端的水平距离为 ;
③若传送带的速度10m/s≥v≥6m/s,则小车在传送带上运动时先减速到v,然后以速度v匀速,则到达右端的速度为v,落水点距离传送带右端的水平距离为vt=vm;
(1)小物块运动到 点时的速度大小 ;
(2)小物块运动到 点时的速度大小 ;
(3)要使小物块不离开圆轨道,圆轨道的半径应满足什么条件?
【答案】(1)4m/s;(2) m/s;(3)R⩽0.022m
【解析】
【分析】
【详解】
(1)释放弹簧过程中,弹簧推动物体做功,弹簧弹性势能转变为物体动能
解得
(2)A到B物体做平抛运动,到B点有
【详解】
(1)BC长度 ,由动能定理可得
代入数据的
物块在BC部分所受的摩擦力大小为
所受合力为
故
(2)设物块第一次通过D点的速度为 ,由动能定理得
有牛顿第二定律得
联立解得
(3)物块每次通过BC所损失的机械能为
物块在B点的动能为
解得
物块经过BC次数
设物块最终停在距离C点x处,可得
代入数据可得
3.如图所示是一种特殊的游戏装置, 是一段位于竖直平面内的光滑圆弧轨道,圆弧半径为 ,末端 处的切线方向水平,一辆玩具滑车从轨道的 点处下滑,滑到 点时速度大小为 ,从 点飞出后落到水面上的 点。已知它落到水面上时相对于 点( 点正下方)的水平距离 。为了能让滑车抛到水面上的更远处,有人在轨道的下方紧贴 点安装一水平传送带,传送带右端轮子的圆心与 点的水平距离为 ,轮子半径为 (传送带的厚度不计),若传送带与玩具滑车之间的动摩擦因数为0.4,玩具滑车的质量为 ,不计空气阻力(把玩具滑车作质点处理),求
(1)物体释放后,第一次到达B处的速度大小,并求出物体做往返运动的整个过程中在AB轨道上通过的总路程s;
(2)最终当物体通过圆弧轨道最低点E时,对圆弧轨道的压力的大小;
(3)为使物体能顺利到达圆弧轨道的最高点D(E、O、D为同一条竖直直径上的3个点),释放点距B点的距离L应满足什么条件.
【答案】(1) ; Biblioteka Baidu2) ;(3)
【解析】
试题分析:小物块从开始运动到与挡板碰撞,重力、摩擦力做功,运用动能定理。求小物块经过B点多少次停下来,需要根据功能转化或动能定理求出小物块运动的路程,计算出经过B点多少次。小物块经过平抛运动到达D点,可以求出平抛时的初速度,进而求出在BC段上运动的距离以及和当班碰撞的次数。
(1)从A到C段运用动能定理
【点睛】
经典力学问题一般先对物体进行受力分析,求得合外力及运动过程做功情况,然后根据牛顿定律、动能定理及几何关系求解。
2.如图所示,斜面ABC下端与光滑的圆弧轨道CDE相切于C,整个装置竖直固定,D是最低点,圆心角∠DOC=37°,E、B与圆心O等高,圆弧轨道半径R=0.30m,斜面长L=1.90m,AB部分光滑,BC部分粗糙.现有一个质量m=0.10kg的小物块P从斜面上端A点无初速下滑,物块P与斜面BC部分之间的动摩擦因数μ=0.75.取sin37°=0.6,cos37°=0.8,重力加速度g=10m/s2,忽略空气阻力.求:
(1)物块第一次通过C点时的速度大小vC.
(2)物块第一次通过D点时受到轨道的支持力大小FD.
(3)物块最终所处的位置.
【答案】(1) (2)7.4N(3)0.35m
【解析】
【分析】
由题中“斜面ABC下端与光滑的圆弧轨道CDE相切于C”可知,本题考查动能定理、圆周运动和机械能守恒,根据过程分析,运用动能定理、机械能守恒和牛顿第二定律可以解答.
n=25次
考点:动能定理、平抛运动
【名师点睛】解决本题的关键一是要会根据平抛运动的规律求出落到D时平抛运动的初速度;再一个容易出现错误的是在BC段运动的路程与经过B点次数的关系,需要认真确定。根据功能关系求出在BC段运动的路程。
7.如图所示,AB是倾角为θ的粗糙直轨道,BCD是光滑的圆弧轨道,AB恰好在B点与圆弧相切,圆弧的半径为R.一个质量为m的物体(可以看作质点)从直轨道上与圆弧的圆心O等高的P点由静止释放,结果它能在两轨道间做往返运动.已知物体与轨道AB间的动摩擦因数为μ,重力加速度为g.试求:
在E点,由牛顿第二定律有
解得物体受到的支持力
根据牛顿第三定律,物体对轨道的压力大小为 ,方向竖直向下.
(3)设物体刚好到达D点时的速度为 此时有
解得:
设物体恰好通过D点时释放点距B点的距离为 ,有动能定理可知:
联立解得:
则:
答案:(1) ; (2) ;(3)
8.如图所示,光滑水平面MN的左端M处有一弹射装置P,右端N处与水平传送带恰平齐接触,传送带水平部分长度L=16m,沿逆时针方向以恒定速度v=2m/s匀速转动.ABCDE是由三部分光滑轨道平滑连接在一起组成的,AB为水平轨道,弧BCD是半径为R的半圆弧轨道,弧DE是半径为2R的圆弧轨道,弧BCD与弧DE相切在轨道最高点D,R=0.6m.平面部分A点与传送带平齐接触.放在MN段的物块m(可视为质点)以初速度v0=4m/s冲上传送带,物块与传送带间的摩擦因数μ=0.2,物块的质量m=1kg.结果物块从滑上传送带又返回到N端,经水平面与左端M处的固定弹射器相碰撞(弹射器的弹簧原来被压缩后被锁定),因碰撞弹射器锁定被打开,将物块弹回后滑过传送带,冲上右侧的圆弧轨道,物块恰能始终贴着圆弧轨道内侧通过了最高点,最后从E点飞出.g取10m/s2.求:
(1)玩具滑车到达D点时,由牛顿第二定律:
解得
;
(2)若无传送带时,由平抛知识可知:
解得
如果传送带保持不动,则当小车滑到最右端时,由动能定理:
解得
v=6m/s
因为 ,则小车从右端轮子最高点做平抛运动,则落水点距离传送带右端的水平距离:
(3)①若传送带的速度v≤6m/s,则小车在传送带上运动时一直减速,则到达右端的速度为6m/s,落水点距离传送带右端的水平距离为6m;
6.如图所示,一长度LAB=4.98m,倾角θ=30°的光滑斜面AB和一固定粗糙水平台BC平滑连接,水平台长度LBC=0.4m,离地面高度H=1.4m,在C处有一挡板,小物块与挡板碰撞后原速率反弹,下方有一半球体与水平台相切,整个轨道处于竖直平面内。在斜面顶端A处静止释放质量为m="2kg"的小物块(可视为质点),忽略空气阻力,小物块与BC间的动摩擦因素μ=0.1,g取10m/s2。问:
所以
B到C根据动能定理有
解得
(3)根据题意可知,小球受到的电场力和重力的合力方向向上,其大小为
F=qE-mg=59.6N
所以D点为等效最高点,则小球到达D点时对轨道的压力为零,此时的速度最小,即
解得
所以要小物块不离开圆轨道则应满足vC≥vD得:
R≤0.022m
5.如图(a)所示,倾角θ=30°的光滑固定斜杆底端固定一电量为Q=2×10﹣4C的正点电荷,将一带正电小球(可视为点电荷)从斜杆的底端(但与Q未接触)静止释放,小球沿斜杆向上滑动过程中能量随位移的变化图象如图(b)所示,其中线1为重力势能随位移变化图象,线2为动能随位移变化图象.(g=10m/s2,静电力恒量K=9×109N•m2/C2)则
mgsin - LAB= mv2
v=7m/s
(2)从开始到最后停下在BC段所经过的路程为x
mgsin LAB- mgx=0
x=24.9m
=31.1
经过AB的次数为31 2+1=63次
(3)设小物块平抛时的初速度为V0
H -r = gt2
r+ =v0t
v0=3 m/s
设第n次后取走挡板
mv2- mv02=2 Lbcn