題目列表(包括答案和解析)
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(14分)某同學站在水平地面上,手握不可伸長的輕繩一端,繩的另一端系有質(zhì)量為m的小球,甩動手腕,使球在豎直平面內(nèi)做圓周運動。當球某次運動到最低點時,繩恰好達到所能承受的最大拉力F而斷掉,球飛行水平距離d后落地,如圖所示。已知握繩的手離地面高度為d,手與球之間的繩長為,重力加速度為g。忽略手的運動、小球的半徑和空氣阻力,試分析求解:
(1)繩斷時球的速度大小v1;
(2)球落地時的速度大小v2;
(3)繩能承受的最大拉力F;
(4)改變繩長,使球重復上述運動。若繩仍在球運動到最低點時斷掉,要使球拋出的水平距離最大,則繩長應為多少?最大水平距離為多少?
1.D 2.AD 3.BD 4.D 5. C 6.AD 7.B 8.AD 9.AD 10.B
11. 100J 75J 12. 15N
13. 解:設卡車運動的速度為v0,剎車后至停止運動,由動能定理:-μmgs=0-。得v==
14. 解:當人向右勻速前進的過程中,繩子與豎直
方向的夾角由0°逐漸增大,人的拉力就發(fā)生了變化,
故無法用W=Fscosθ計算拉力所做的功,而在這個過
程中,人的拉力對物體做的功使物體的動能發(fā)生了變
化,故可以用動能定理來計算拉力做的功。
當人在滑輪的正下方時,物體的初速度為零,
當人水平向右勻速前進s 時物體的速度為v1 ,由圖
1可知: v1= v0sina
⑴根據(jù)動能定理,人的拉力對物體所做的功
W=m v12/2-0
⑵由⑴、⑵兩式得W=ms2 v12/2(s2+h2)
15. 解:(1)對AB段應用動能定理:mgR+Wf=
所以:Wf=-mgR=-20×10-3×10×1=-0.11J
(2)對BC段應用動能定理:Wf=0-=-=-0.09J。又因Wf=μmgBCcos1800=-0.09,得:μ=0.153。
16. 解:在此過程中,B的重力勢能的增量為,A、B動能增量為,恒力F所做的功為,用表示A克服摩擦力所做的功,根據(jù)功能關系有:
解得:
17. 解:(1)兒童從A點滑到E點的過程中,重力做功W=mgh
兒童由靜止開始滑下最后停在E點,在整個過程中克服摩擦力做功W1,由動能定理得,
=0,則克服摩擦力做功為W1=mgh
(2)設斜槽AB與水平面的夾角為,兒童在斜槽上受重力mg、支持力N1和滑動摩擦
力f1,,兒童在水平槽上受重力mg、支持力N2和滑動摩擦力f2,
,兒童從A點由靜止滑下,最后停在E點.
由動能定理得,
解得,它與角無關.
(3)兒童沿滑梯滑下的過程中,通過B點的速度最大,顯然,傾角越大,通過B點的速度越大,設傾角為時有最大速度v,由動能定理得,
解得最大傾角
18. 解:(1)根據(jù)牛頓第二定律有:
設勻加速的末速度為,則有:、
代入數(shù)值,聯(lián)立解得:勻加速的時間為:
(2)當達到最大速度時,有:
解得:汽車的最大速度為:
(3)汽車勻加速運動的位移為:
在后一階段牽引力對汽車做正功,重力和阻力做負功,根據(jù)動能定理有:
又有
代入數(shù)值,聯(lián)立求解得:
所以汽車總的運動時間為:
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