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1、计算题 某人在距离地面2.6m的高处,将质量为0.2Kg的小球以vo=12m/S速度斜向上抛出,小球的初速度方向与水平方向之间的夹角为30°,g取10m/S2,求
(1)人抛球时对球做多少功?
(2)若不计空气阻力,小球落地时的速度大小是多少?
(3)若小球落地时的速度大小为V1=13m/S,小球在空中运动过程中克服阻力做了多少功?
参考答案:14.4J? 14m/S? 2.7J
本题解析:根据动能定理求出所做的功,利用机械能守恒定律进行求解落地速度。根据功能关系求出克服阻力做的功。
(1)在抛出小球的过程中,只有人对小球做功。初态为静止,末态小于离手时速度为
,根据动能定理

(2)在高处时的机械能:

落地时的机械能:
在空中运动的过程中,机械能守恒,即
,所以

代入数据可求得?v=14m/s
(3)空气阻力对小球做的功等于小球机械能的变化

所以小球在空中运动的过程中,克服阻力所做的功
点评:本题难度减小,在求解物体机械能变化时应根据除了重力以外其它力做功判断
本题难度:一般
2、计算题 如图所示,质量mB=3.5kg的物体B通过一轻弹簧固连在地面上,弹簧的劲度系数k=100N/m.一轻绳一端与物体B连接,绕过无摩擦的两个轻质小定滑轮O1、O2后,另一端与套在光滑直杆顶端的、质量mA=1.6kg的小球A连接.已知直杆固定,杆长L为0.8m,且与水平面的夹角θ=37°.初始时使小球A静止不动,与A端相连的绳子保持水平,此时绳子中的张力F为45N. 已知A O1=0.5m,绳子不可伸长.现将小球A从静止释放(重力加速度g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)。求:

小题1:在释放小球A前弹簧的形变量;
小题2:若直线C O1与杆垂直,求物体A运动到C点的过程中绳子拉力对物体A所做的功;
小题3:求小球A运动到底端D点时的速度.
参考答案:
小题1:0.1cm
小题2:7J
小题3:
本题解析:(1)释放小球A前,物体B处于平衡状态:
?得
?
故弹簧被拉长了0.1cm
(2)小球从杆顶端运动到C点的过程,由动能定理:
?
?而
物体B下降的高度
?
由此可知,此时弹簧被压缩了0.1m,则弹簧的弹性势能在初、末状态相同。
再以A、B和弹簧为系统,由机械能守恒:
?
对小球进行速度分解可知,小球运动到C点时物体B的速度
?
由以上几式联立可得:
(3)因杆长L=0.8m,故
故DO1=AO1,弹簧的伸长量依然为0.1m.,与最初状态相比,弹簧的弹性势能相同,物体B又回到了初始位置,其重力势能也与最初状态相同。
在D点对A的速度进行分解可得:
?
由机械能守恒:
?
联立可得小球A运动到杆的底端D点时的速度:
本题难度:一般
3、计算题 一轻质细绳一端系一质量为m="0.05" kg 的小球A,另一端套在光滑水平细轴O上,O到小球的距离为L=0.1m,小球刚好与水平地面接触,但无相互作用。在球的两侧等距离处分别固定一个光滑的斜面和一个挡板,二者之间的水平距离s=2m,如图所示。现有一滑块B,质量也为m,从斜面上高度h=3m处由静止滑下,与小球碰撞时没有机械能损失、二者互换速度,与档板碰撞时以同样大小的速率反弹。若不计空气阻力,并将滑块和小球都视为质点,滑块与水平地面之间的动摩擦因数μ=0.25,g取10m/s2。求:小球在竖直平面内做完整圆周运动的次数。
参考答案:
= 6
本题解析:当滑块与小球碰撞后,小球获得了滑块的速度,在竖直面上做圆周运动,滑块静止在O点的最下方,当小球运动到最低点时与滑块发生碰撞,小球静止,滑块小球的速度运动,依次类推,可得整个过程中能量只消耗在克服摩擦力作用上,根据动能定理先求出滑块与小球第一次碰撞时的动能,当小球获得的动能不满足小球通过最高点的最小动能时,小球不能做完整的圆周运动,所以再求出小球做完整的圆周运动的最小动能,每碰撞一次,系统就要消耗
的能量,故可算出碰撞几次。小球就不能做完整的圆周运动了
本题难度:一般
4、计算题 (18分)如图所示,质量为M=4kg的木板静置于足够大的水平地面上,木板与地面间的动摩擦因数μ=0.01,板上最左端停放着质量为m=1kg可视为质点的电动小车,车与木板右端的固定挡板相距L=5m。现通电使小车由静止开始从木板左端向右做匀加速运动,经时间t=2s,车与挡板相碰,车与挡板粘合在一起,碰撞时间极短且碰后自动切断小车的电源。(计算中取最大静摩擦力等于动摩擦力,并取g=10m/s2。)

(1)试通过计算说明:车与挡板相碰前,木板相对地面是静止还是运动的?
(2)求出小车与挡板碰撞前,车的速率v1和板的速率v2;
(3)求出碰后木板在水平地面上滑动的距离S。
参考答案:(1)向左运动(2)
,
?(3)
本题解析:(1)假设木板不动,电动车在板上运动的加速度为a0,由
得:
?-----------(1分)
此时木板使车向右运动的摩擦力:
? -----------(1分)
木板受车向左的反作用力 :?
?-----------(1分)
木板受地面向右最大静摩擦力:
? ----------(1分)
由于
,所以木板不可能静止,将向左运动? -----------(1分)?
(2)设车与木板碰前,车与木板的加速度分别为a1和a2,相互作用力为F,由牛顿定律与运动学公式:
对小车:
?----------- (1分)
?-----------(1分)
对木板:
?----------- (1分)
? -----------(1分)
两者的位移的关系:
?----------- (1分)
联立并代入数据解得:
,
?-----------(2分)
(3)设车与木板碰后其共同速度为v, 两者相碰时系统动量守恒,以向右为正方向,有
? ----------(2分)
对碰后滑行S的过程,由动能定理得:
?
?----------- (2分)?
联立并代入数据,解得 :?
?---------? (2分)
本题难度:一般
5、计算题 (11分)如图所示,AB为半径为R=0.45m的光滑
圆弧,它固定在水平平台上,轨道的B端与平台相切。有一小车停在光滑水平面上紧靠平台且与平台等高,小车的质量为M=1.0kg,长L=1.0m。现有一质量为m=0.5kg的小物体从A点静止释放,滑到B点后顺利滑上小车,物体与小车间的动摩擦因数为μ=0.4,g=10m/s2。

(1)求小物体滑到轨道上的B点时对轨道的压力。
(2)求小物体刚滑到小车上时,小物体的加速度a1和小车的加速度a2各为多大?
(3)试通过计算说明小物体能否从小车上滑下?求出小车最终的速度大小。
参考答案:
?
?(1)15N;(2)a1= 4m/s2?,? a2="2" m/s2;(3)不能,1.0m/s;
本题解析:(1)小物体在圆弧上滑动,由动能定理得
?(1分)
圆弧最低点,由牛顿第二定律得
?(1分)
由牛顿第三定律得小物体对轨道的压力FB′=FB=15N?(1分)
(2)小物体:
?(1分)
小车:
?(1分)
a1= 4m/s2? a2="2" m/s2?(1分)
(3)设小物体没有从小车上滑下去,则最终两者速度相等
?(1分)
?(1分)
?(1分)
相对位移
?(1分)
物体没有从小车上滑下去,最终和小车以相同的速度运动
=1.0m/s?(1分)
本题难度:困难
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