1、简答题 据报道,嫦娥三号将于近期发射.嫦娥三号接近月球表面的过程可简化为三个阶段:距离月球表面15km时打开反推发动机减速,下降到距月球表面H=l00m高度时悬停,寻找合适落月点;找到落月点后继续下降,距月球表面h=4m时速度再次减为0;此后,关闭所有发动机,使它做自由落体运动落到月球表面.已知嫦娥三号质量为
140kg,月球表面重力加速度g"约为1.6m/s2,月球半径为R,引力常量G.求:
(l)月球的质量;
(2)嫦娥三号悬停在离月球表面l00m处时发动机对嫦娥三号的作用力;
(3)嫦娥三号从悬停在l00m处到落至月球表面,发动机对嫦娥三号做的功.
参考答案:(1)在月球表面,万有引力等于重力,
GMmR2=mg′,月球质量:M=g′R2G;
(2)嫦娥三号悬停,处于平衡状态,由平衡条件得:
F=mg′=140kg×1.6m/s2=224N;
(3)悬停在H=100m处到到达4m过程中,
由动能定理得:mg′(H-h)+W=0-0,
从4m处释放后,发动机不做功,
因此整个过程,发动机对嫦娥三号做的功:
W=-mg′(H-h)=-140kg×1.6m/s2×(100m-4m)=-2.1504×104J;
答:(l)月球的质量M=g′R2G;
(2)嫦娥三号悬停在离月球表面l00m处时发动机对嫦娥三号的作用力我224N;
(3)嫦娥三号从悬停在l00m处到落至月球表面,发动机对嫦娥三号做的功为)=-2.1504×104J.
本题解析:
本题难度:一般
2、计算题 一辆汽车质量为6000kg,从静止开始起动,沿水平面前进了距离40m后,就达到了最大行驶速度20m/s,牵引力功率保持不变,所受阻力为车重的0.05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。(取重力加速度g=10m/s2)
参考答案:(1)60kW
(2)22s
本题解析:
本题难度:一般
3、计算题 (14分)如图所示,倾角θ = 60°的粗糙平直导轨与半径为R的光滑圆环轨道相切,切点为B,轻弹簧一端固定,自由端在B点,整个轨道处在竖直平面内。现将一质量为m的小滑块(视为质点)紧靠且压缩弹簧,并从导轨上离水平地面高h = R的A处无初速下滑进入圆环轨道,恰能到达圆环最高点D,不计空气阻力。滑块与平直导轨之间的动摩擦因数μ = 0.5,重力加速度大小为g。求:
(1)滑块运动到圆环最高点D时速度υD的大小;
(2)滑块运动到圆环最低点时受到圆环轨道支持力N的大小;
(3)滑块在A处时弹簧的弹性势能Ep。
参考答案:(1)(2)N = 6mg?(2)mgR
本题解析:(1)滑块恰能到达圆环最高点D,说明滑块在D点时重力恰好提供向心力,即
mg = m? 2分
得? υD = ?1分
(2)小滑块从C→D,由机械能守恒定律得
mυC2 = mυD2 + mg·2R? 2分
υC = ?1分
在C点,根据牛顿第二定律,有
N– mg = m? 2分
得? N = 6mg? 1分
(2)AB之间长度
L = [h–(R– Rcosθ)]/sinθ= R? 1分
平直导轨对滑块的滑动摩擦力
f = μmgcosθ = mg? 1分?
从A→C,根据能量守恒定律有
mυC2 + fL = Ep + mgh? 2分
得? Ep = mgR? 1分
本题考查圆周运动规律的应用,在最高点通过的临界条件是只有重力提供向心力,从C到D可通过机械能守恒定律求得C点速度,在C点由支持力和重力的合力提供向心力,列式求解可得,在A到B间,通过动能定理可求得势能大小
本题难度:一般
4、选择题 两物体质量之比为3:1,它们距离地面高度之比也为1:3,让它们自由下落,它们落地时的动能之比为( )
A.1:3
B.3:1
C.1:9
D.9:1
参考答案:由动能定理得到
m1gh1=Ek1
m2gh2=Ek1′
由以上两式解得
Ek1:Ek1′=m1gh1:m2gh2=9:1
故选D.
本题解析:
本题难度:一般
5、选择题 将质量为m的小球在距地面高度为h处抛出,抛出时的速度大小为V0,小球落到地面时的速度大小为2V0,若小球受到的空气阻力不能忽略,则对于小球下落的整个过程,下面说法中正确的是
A.小球克服空气阻力做的功小于 mgh
B.重力对小球做的功等于mgh
C.合外力对小球做的功小于mV02
D.重力势能的减少量等于动能的增加量
参考答案:AB
本题解析:重力做功与路径无关,与高度差有关,所以重力做功,选项B对。根据动能定理,合外力做功等于动能变化量即,选项CD错。,重力做正功,阻力做负功,而合力做功为正,所以克服阻力做功小于重力做功,选项A对。减少的重力势能一部分转化为摩擦生热,另一部分转化为动能选项D错。
本题难度:一般