1、选择题 如图,一半圆形碗的边缘上装有一定滑轮,滑轮两边通过一不可伸长的轻质细线挂着两个小物体,质量分别为、, >。现让从靠近定滑轮处由静止开始沿碗内壁下滑。设碗固定不动,其内壁光滑、半径为R。则滑到碗最低点的速度为
[? ]
A.
B.
C.
D.
参考答案:A
本题解析:
本题难度:一般
2、计算题 如图,一光滑水平桌面AB与一半径为R的光滑半圆形轨道相切于C点,且两者固定不动。一长L为0.8 m的细绳,一端固定于O点,另一端系一个质量m1为0.2 kg的球。当球在竖直方向静止时,球对水平桌面的作用力刚好为零。现将球提起使细绳处于水平位置时无初速释放。当球m1摆至最低点时,恰与放在桌面上的质量m2为0.8kg的小铁球正碰,碰后m1小球以2 m/s 的速度弹回,m2将沿半圆形轨道运动,恰好能通过最高点D。g=10m/s2,求:
(1)m2在圆形轨道最低点C的速度为多大?
(2)光滑圆形轨道半径R应为多大?
参考答案:解:(1)设球m1摆至最低点时速度为v0,由小球(包括地球)机械能守恒
?
? m1与m2碰撞,动量守恒,设m1、m2碰后的速度分别为v1、v2
? 选向右的方向为正方向,则
? 即0.2×4 =0.2×(-2 )+0.8×v2
? 解得v2=1.5 m/s
(2)m2在CD轨道上运动时,由机械能守恒有 ①
? 由小球恰好通过最高点D点可知,重力提供向心力,即 ②
? 由①②得v22=5gR
? 即1.52=50R
? 故R=0.045 m
本题解析:
本题难度:困难
3、选择题 如图所示,在地面上以速度υ0抛出质量为m的物体,抛出后物体落在比地面低h的海平面上,若以地面为零势能面,且不计空气阻力,则(? )
A.物体在海平面的重力势能为mgh
B.重力对物体做的功为mgh
C.物体在海平面上的机械能为
D.物体在海平面上的动能为
参考答案:BD
本题解析:以地面为零势能面,海平面在地面以下高h 处,高度为,所以物体在海平面的重力势能是,答案A错。重力做功和路径无关,和初末位置高度差有关,从地面到海平面,位移竖直向下为,重力也向下,重力对物体做功答案B对。从地面到海平面过程只有重力做功,机械能守恒,海平面机械能等于地面机械能,在地面重力势能为0,动能,机械能为,答案C错。海平面机械能同样,而海平面重力势能为所以,得动能答案D对。
本题难度:简单
4、计算题 如图所示,光滑圆管形轨道AB部分平直,BC部分是处于竖直平面内半径为R的半圆,圆管截面半径r<<R.有一质量为m、半径比r略小的光滑小球以水平初速度v0射入圆管,问:
(1)若要使小球能从C端出来,初速度v0,多大?
(2)在小球从C端出来的瞬间,对管壁压力有哪几种典型情况?初速v0各应满足什么条件?
参考答案:(1)?(2)①当N=0时,②对管壁有向上的压力,③对管壁有向下的压力,
本题解析:(1)当球恰好能从C端出来时,速度为零,根据机械能守恒定律求解初速度v0.
(2)以小球为研究对象,小球经过C点时速度不同,管壁对球的作用力大小和方向不同,分析讨论:当管壁对球无作用力时,在C点由重力提供小球的向心力,由牛顿第二定律求出在C点的速度,由机械能守恒定律求出初速v0.当初速度大于和小于临界速度时,由向心力知识分析管壁对球的作用力大小和方向.
(1)当球恰好能从C端出来时,速度vC=0.根据机械能守恒定律得:,解得,所以要使小球能从C端出来,初速度
(2)在小球从C端出来的瞬间,对管壁压力有三种典型情况:
(3)①当管壁对球无作用力时,即N=0时,,解得,根据机械能守恒定律得,解得
②当管壁对球的作用力方向向下时,球对管壁的压力方向向上,此时
③当管壁对球的作用力方向向上时,球对管壁的压力方向向下,此时
点评:本题难度中等,对于小球在管子里的运动情形与轻杆模型类似,关键抓住临界情况:小球恰好到最高点和在最高点恰好不受管壁作用力两种情况
本题难度:一般
5、选择题 如右图所示,光滑水平面上小球A和B向同一方向运动,设向右为正方向,已知两小球的质量和运动速度分别为mA="3" kg、mB="2" kg和vA="4" m/s、vB="2" m/s。则两将发生碰撞,碰撞后两球的速度可能是 (? )
?
A.v′A ="3" m/s、v′ B =" 3.5" m/s
B.v′A ="3.2" m/s、v′ B =" 3.2" m/s
C.v′A =-2 m/s、v′ B =" 11" m/s
D.v′A ="5" m/s、v′ B =" 0.5" m/s
参考答案:AB
本题解析:两球碰撞过程,系统不受外力,故碰撞过程系统总动量守恒;碰撞过程中系统机械能可能有一部分转化为内能,根据能量守恒定律,碰撞后的系统总动能应该小于或等于碰撞前的系统总动能;同时考虑实际情况,碰撞后A球速度不大于B球的速度.
两球碰撞过程,系统不受外力,故碰撞过程系统总动量守恒,ABCD均满足;考虑实际情况,碰撞后A球速度不大于B球的速度,因而D错误,ABC满足;根据能量守恒定律,碰撞后的系统总动能应该小于或等于碰撞前的系统总动能,碰撞前总动能为,A选项碰撞后总动能为25.25J,B选项碰撞后总动能为她25.6J,C选项碰撞后总动能为127J,故C错误,AB满足;
故选AB.
点评:本题碰撞过程中动量守恒,同时要遵循能量守恒定律,不忘联系实际情况,即后面的球不会比前面的球运动的快!
本题难度:简单