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绳上的圆环,A与水平桌面的动摩擦因数μ=0.2,另一圆环D固定在桌边,离地面高h2=0.3m,当B、C从静止下降h1=0.3m,C穿环而过,B被D挡住,不计绳子质量和滑轮的摩擦,取g=10m/s2,若开始时A离桌面足够远. (1)请判断C能否落到地面.
(2)A在桌面上滑行的距离是多少?
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参考答案
1. D解析:根据题意及功的计算公式有:W=F1s=F2·2scos30o,得F1和F2的大小为3∶1。 2. AD解析:两球动能改变等于重力的功,应该相同,A正确,B错误;因初速度不同,
落地时两球的动能不同,落地时B球的动能大,C错误;落地时重力对两球做功的瞬时功率等于重力与竖直分速度的乘积,应相同,D正确。
3. C解析:根据功的定义,水平恒力F所做的功只与F的大小及在力F的方向上发生的位
移大小的乘积,由于人的拉力方向是斜向上,在拉动过程中正压力减小,摩擦力减小,由于是匀速运动,拉力的水平分量也小,人所做的功小于狗群所做的功。 4. D解析:小明对足球做的功等于足球动能的增量,即W?不为零,则械能为
12mv,足球在B点处的动能212mv?mgh,故A、B两项均错;B处为零势能面,故足球在A点处的机212mv?mgh,足球运动过程中机械能守恒,在B点处的机械能等于在B点处的21动能,即EkB?mv2?mgh,故C错D正确。
25. A解析:小球向右通过凹槽C时的速率比向左通过凹槽C时的速率大,由向心力方程
mv2可知,对应的弹力N一定大,滑动摩擦力也大,克服阻力做的功多;又N?mg?R小球向右通过凸起D时的速率比向左通过凸起D时的速率小,由向心力方程mv2可知, 对应的弹力N一定大,滑动摩擦力也大,克服阻力做的功多。mg?N?R所以小球向右运动全过程克服阻力做功多,动能损失多,末动能小,选A。
6. AC解析:由重力势能的表达式EP?mgh,重力势能减少了4J,而mg=5N,故h=0.8m,A选项正确;物块下降过程中N对物块做负功,f对物块不做功 ,C选项也正确。 7. AC解析:由于人的作用,使传送带运动起来,人对传送带应该做功;人的重心不动,
绳对人的拉力和人与传送带间的摩擦力平衡,所以人对传送带做功的功率为m2gv。 8. BCD解析:设汽车在斜坡上牵引力为F,阻力为f,重力沿斜面向下的分力为mgsin?。
汽车在沿斜坡向上运动过程中,若F?f?mgsin?,汽车将匀速运动,选项B正确;若F?f?mgsin?,则汽车先做加速度逐渐减小的变加速运动,最后做匀速运动,选项C正确;若F?f?mgsin?,则汽车先做加速度逐渐减小的变减少运动,最后做匀
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速运动,选项D正确。
2v0?v0?gL,从最高点到最低9. AC解析:在最高点,绳的张力为零,应有mg?mL11v222点的过程中mg?2L?mv?mv0;在最低点:T?mg?m,联立可得T=6mg,
22L15mv2?mgL,由于机械能守恒,在最低点225小球的机械能也为零EP?Ek?0?EP??EK??mgL,选项C正确。
210.ABC解析:从c图知道,汽车的加速度为gtan?,还知道初速度为0和运动的时间,
A选项正确;小球在最低点的动能Ek?因此可以根据v?v0?at求出4s末汽车的速度;根据F = ma求合外力,根据
1s?v0t?at2和合外力求功,因牵引力大小未知,所以功率未知。
211.(4分)(1)CD
解析:“验证机械能守恒定律”的实验原理是利用减少的重力势能转化为动能,因此不需要称重物的质量;若先松开纸带让重物下落再接通电源则不能有效利用纸带,所以应先接通电源让打点计时器打点稳定后再松开纸带让重物下落,因此正确的选项是CD。 12.(8分)(1)0.05 (2分)(2)1.24(2分) 2.68(1分) 2.82(1分) 2.88(1
分) 误差范围内,圆柱棒的机械能守恒。(1分) 13.(10分)解:(1)小球从高处至槽口时,由于只有重力做功;由槽口至槽底端重力、摩
擦力都做功。由于对称性,槽右半部分摩擦力的功与左半部分摩擦力的功相等。 小球落至槽底部的整个过程中,由动能定理得
12mv (2分) 21解得Wf?mg(H1?H2)?mv2?2J (1分)
2mg(H1?H2)?Wf?小球第一次离槽上升的高度h1,由动能定理得
1?mg(h1?H2)?Wf??mv2 (2分)
2解得 h1?4.2m (1分)
(2)设小球最多能飞出槽外n次,则应有
mgH1?n?2Wf (2分)
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解得 n?mgH125??6.25 (1分) 2Wf4即小球最多能飞出槽外6次。 (1分) 14.(12分)解:(1)由机械能守恒定律得mgh?解得v?2gh ②(1分)
(2)在水平滑道上物块A克服摩擦力所做的功为W??mgd ③(2分) 由能量守恒定律得
12mv ①(2分) 212mv?EP??mgd ④(2分) 2以上各式联立求解得EP?mgh??mgd ⑤(1分)
(3)物块A被弹回的过程中,克服摩擦力所做的功仍为 W??mgd ⑥(1分) 由能量守恒定律得 mgh??EP??mgd ⑦(2分)
解得物块A能够上升的最大高度为:h??h?2?d ⑧(1分)
2vB15.(12分)解:(1)物块在B点时,由牛顿第二定律得:N?mg?m,(N=7mg)(2
R分)
12EKB?mvB?3mgR(1分)
2根据动能定理,弹簧弹力对物体做的功为W弹=EKB=3mgR (1分)
2vC(2)物块到达C点仅受重力mg,根据牛顿第二定律有:mg?m(2分)
R121Ekc?mvC?mgR(2分)
22物体从B点到C点只有重力和阻力做功,根据动能定理有: W阻-mg×2R=EKC-EKB 得 W阻=-0.5mgR(2分)
(3)物体离开轨道后做平抛运动,仅有重力做功,以光滑水平面为零势能点,根据机械能守恒有:EK=EKC+EPC=2.5mgR。(2分) 16.(14分)解析:(1)设B、C一起下降h1时,A、B、C的共同速度为v,B被挡住后,A、
C一起减速运动,设C再下落h后,A、C两者速度均减为零。 对A、B、C一起运动h1的过程应用动能定理得
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(m1B?mC)gh1??mAgh1?2(mA?mB?mC)v2 (2分) 解得 v2=0.96(m/s)2 (1分)
对A、C一起再下降h的过程应用动能定理得 m1Cgh??mAgh?0?2(mA?mC)v2 (2分)
解得,h=0.96m, (1分) 显然h>h2,因此B被挡后C能落至地面 (1分) (2)设C落至地面时,对A、C应用动能定理得,
mCgh2??mAgh2?12(mA?mC)(v?2?v2) (2分) 解得 v?2?0.66(m/s)2 (1分)
对A应用动能定理得,??m1Ags?0?2mAv?2 (2分) 解得 s=0.165m (1分)
所以A滑行的距离为sA?h1?h2?s=(0.3+0.3+0.165)=0.765m
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