高中物理典型例题集锦二
高中物理 必修2【功和功率】典型题(带解析)
高中物理 必修2 【功和功率】典型题1.如图,一光滑大圆环固定在桌面上,环面位于竖直平面内,在大圆环上套着一个小环.小环由大圆环的最高点从静止开始下滑,在小环下滑的过程中,大圆环对它的作用力( )A .一直不做功B .一直做正功C .始终指向大圆环圆心D .始终背离大圆环圆心解析:选A .由于大圆环是光滑的,因此小环下滑的过程中,大圆环对小环的作用力方向始终与速度方向垂直,因此作用力不做功,A 项正确,B 项错误;小环刚下滑时,大圆环对小环的作用力背离大圆环的圆心,滑到大圆环圆心以下的位置时,大圆环对小环的作用力指向大圆环的圆心,C 、D 项错误.2.我国自主研制的绞吸挖泥船“天鲲号”达到世界先进水平.若某段工作时间内,“天鲲号”的泥泵输出功率恒为1×104 kW ,排泥量为1.4 m 3/s ,排泥管的横截面积为0.7 m 2.则泥泵对排泥管内泥浆的推力为( )A .5×106 NB .2×107 NC .2×109 ND .5×109 N解析:选A .由排泥量和排泥管横截面积可求排泥速度v =1.4 m 3/s0.7 m 2=2 m/s.由P =F v可求,F =P v =1×107 W2 m/s=5×106 N.3.(多选)某汽车在平直公路上以功率P 、速度v 0匀速行驶时,牵引力为F 0.在t 1时刻,司机减小油门,使汽车的功率减为P2,此后保持该功率继续行驶,t 2时刻,汽车又恢复到匀速运动状态.有关汽车牵引力F 、速度v 的说法,其中正确的是( )A .t 2后的牵引力仍为F 0B .t 2后的牵引力小于F 0C .t 2后的速度仍为v 0D .t 2后的速度小于v 0解析:选AD .由P =F 0v 0可知,当汽车的功率突然减小为P2时,瞬时速度还没来得及变化,则牵引力突然变为F 02,汽车将做减速运动,随着速度的减小,牵引力逐渐增大,汽车做加速度逐渐减小的减速运动,当速度减小到使牵引力又等于阻力时,汽车再做匀速运动,由P2=F0·v2可知,此时v2=v02,故A、D正确.4.在光滑的水平面上,用一水平拉力F使物体从静止开始移动x,平均功率为P,如果将水平拉力增加为4F,使同一物体从静止开始移动x,平均功率为() A.2P B.4PC.6P D.8P解析:选D.设第一次运动时间为t,则其平均功率表达式为P=Fxt;第二次加速度为第一次的4倍,由x=12at2可知时间为t2,其平均功率为P′=4Fx t2=8Fxt=8P,选项D正确.5.质量为2 kg的物体做直线运动,沿此直线作用于物体的外力与位移的关系如图所示,若物体的初速度为3 m/s,则其末速度为()A.5 m/s B.23 m/sC. 5 m/s D.35 m/s解析:选B.Fx图象与x轴围成的面积表示外力所做的功,由题图可知:W=(2×2+4×4-3×2) J=14 J,根据动能定理得:W=12m v2-12m v20,解得:v=23 m/s,故B正确.6.我国自行研制、具有完全自主知识产权的新一代大型喷气式客机C919首飞成功后,拉开了全面试验试飞的新征程.假设飞机在水平跑道上的滑跑是初速度为零的匀加速直线运动,当位移x=1.6×103m时才能达到起飞所要求的速度v=80 m/s.已知飞机质量m=7.0×104 kg,滑跑时受到的阻力为自身重力的0.1倍,重力加速度取g=10 m/s2.求飞机滑跑过程中,(1)加速度a的大小;(2)牵引力的平均功率P.解析:(1)飞机做初速度为零的匀加速直线运动,有 v 2=2ax ①代入数据解得a =2 m/s 2.② (2)飞机受到的阻力F 阻=0.1mg ③设发动机的牵引力为F ,根据牛顿第二定律有 F -F 阻=ma ④飞机滑跑过程中的平均速度v -=v2⑤所以牵引力的平均功率P =F v -⑥ 联立②③④⑤⑥式得P =8.4×106 W .⑦ 答案:(1)2 m/s 2 (2)8.4×106 W7.用铁锤把小铁钉钉入木板,设木板对钉子的阻力与钉进木板的深度成正比.已知铁锤第一次将钉子钉进d ,如果铁锤第二次敲钉子时对钉子做的功与第一次相同,那么,第二次钉子进入木板的深度为( )A .(3-1)dB .(2-1)dC .(5-1)d 2D .22d 解析:选B .铁锤每次敲钉子时对钉子做的功等于钉子克服阻力做的功.由于阻力与深度成正比,可用阻力的平均值求功,据题意可得W =F -1d =kd 2d ①,W =F -2d ′=kd +k (d +d ′)2d ′ ②,联立①②式解得d ′=(2-1)d .故选B .8.如图甲所示,质量为4 kg 的物体在水平推力作用下开始运动,推力大小F 随位移大小x 变化的情况如图乙所示,物体与地面间的动摩擦因数为μ=0.5,g 取10 m/s 2.则( )A .物体先做加速运动,推力撤去后才开始做减速运动B .运动过程中推力做的功为200 JC .物体在运动过程中的加速度先变小后不变D .因推力是变力,无法确定推力做功的大小解析:选B.滑动摩擦力F f=μmg=20 N,物体先加速,当推力减小到20 N时,加速度减小为零,之后推力逐渐减小,物体做加速度增大的减速运动,当推力减小为零后做匀减速运动,选项A、C错误;F-x图象与横轴所围图形的面积表示推力做的功,W=12×100 N ×4 m=200 J,选项B正确,D错误.9.如图甲所示,滑轮质量、摩擦均不计,质量为2 kg的物体在拉力F作用下由静止开始向上做匀加速运动,其速度随时间的变化关系如图乙所示,由此可知()A.物体加速度大小为2 m/s2B.F的大小为21 NC.4 s末F的功率为42 WD.4 s内F的平均功率为42 W解析:选C.由题图乙可知,vt图象的斜率表示物体加速度的大小,即a=0.5 m/s2,由2F-mg=ma可得:F=10.5 N,A、B均错误;4 s末F的作用点的速度大小为v F=2v 物=4 m/s,故4 s末F的功率为P=F v F=42 W,C正确;4 s内物体上升的高度h=4 m,力F的作用点的位移l=2h=8 m,拉力F所做的功W=Fl=84 J,故平均功率P-=Wt=21 W,D错误.10.如图所示,传送带AB的倾角为θ,且传送带足够长.现有质量为m可视为质点的物体以v0的初速度从传送带上某点开始向上运动,物体与传送带之间的动摩擦因数μ>tan θ,传送带的速度为v(v0<v),方向未知,重力加速度为g.物体在传送带上运动过程中,摩擦力对物体做功的最大瞬时功率是()A.μmg v2+v20cos θB.μmg v0cos θC.μmg v cos θD.12μmg(v+v0)cos θ解析:选C.由物体与传送带之间的动摩擦因数μ>tan θ,则有μmg cos θ>mg sin θ,传送带的速度为v (v 0<v ),若v 0与v 同向,物体先做匀加速运动,最后物体加速到与传送带速度相同时,物体速度最大,此时摩擦力的瞬时功率最大,为μmg v cos θ.若v 0与v 反向,物体先向上做匀减速运动,后向下匀加速运动到与传送带速度相同时物体速度最大,此时摩擦力的瞬时功率最大,为μmg v cos θ,故选C .11.放在粗糙水平地面上的物体受到水平拉力的作用,在0~6 s 内其速度与时间的关系图象和拉力的功率与时间的关系图象如图所示.下列说法正确的是( )A .物体的质量为109 kgB .滑动摩擦力的大小为5 NC .0~6 s 内物体的位移大小为24 mD .0~2 s 内拉力做的功为20 J解析:选A .当P =30 W 时,v =6 m/s ,得到牵引力F =Pv =5 N ;0~2 s 内物体的加速度a =Δv Δt =3 m/s 2,根据F -f =ma ,可得m =109 kg ,A 正确.在2~6 s 内,v =6 m/s ,P ′=10 W ,物体做匀速直线运动,F ′=f ,则滑动摩擦力为f =F ′=P ′v =106 N =53 N ,B 错误;0~6 s 内物体的位移大小等于v -t 图象中图象与t 轴所包围的面积,x =30 m ,C 错误,在0~2 s 内物体位移为x 1=6 m ,则拉力做的功为W 1=Fx 1=30 J ,D 错误.12.某汽车集团公司研制了一辆燃油与电动混合动力赛车,燃油发动机单独工作时的额定功率为P ,蓄电池供电的电力发动机单独工作时的额定功率为3P4,已知赛车运动过程中受到的阻力恒定.(1)若燃油发动机单独工作时的最大速度为120 km/h ,则两台发动机同时工作时的最大速度为多少?(2)若赛车先单独启动电力发动机从静止开始做匀加速直线运动,经过t 1时间达到额定功率,然后以燃油发动机的额定功率单独启动继续加速,又经过t 2时间达到最大速度v 0,赛车总质量为m ,求赛车的整个加速距离.解析:(1)燃油发动机单独工作,P =F 1v 1=f v 1两台发动机同时工作,P +3P4=F 2v 2=f v 2最大速度v 2=7v 14=210 km/h.(2)燃油发动机的额定功率为P ,最大速度为v 0, 阻力f =Pv 0匀加速过程功率随时间均匀增加,发动机的平均功率为3P8,设总路程为s ,由动能定理有3P 8t 1+Pt 2-fs =12m v 20解得s =P (3t 1+8t 2)v 0-4m v 308P.答案:(1)210 km/h (2)P (3t 1+8t 2)v 0-4m v 308P。
高中物理必修二常考题型 例题及答案
高中物理必修二常考题型例题及答案一、选择题1. 下列哪个是质量守恒定律的表述?()A. 能量不守恒,质量守恒B. 质量守恒,能量守恒C. 质心守恒,质量守恒D. 质量守恒,自旋守恒答案:B2. 在抛体运动中,不考虑空气阻力的情况下,抛体的运动轨迹是()A. 圆B. 抛物线C. 直线D. 椭圆答案:B3. 能够使用摩擦力来进行加速的运动是()A. 自由落体运动B. 匀速直线运动C. 圆周运动D. 斜面运动答案:D二、计算题1. 自由落体运动中,物体从静止开始下落1秒钟的位移为多少?解答:根据自由落体运动的位移公式:s = 1/2 * g * t^2其中,s表示位移,g表示重力加速度,t表示时间。
代入已知数据:s = 1/2 * 9.8 * 1^2= 4.9所以,物体从静止开始下落1秒钟的位移为4.9米。
2. 一架质量为1000千克的电梯,以2米每秒的速度上升,需要多少功才能使电梯停下来?解答:根据功的定义,功可表示为:W = ΔE其中,W表示功,ΔE表示能量变化。
在这个问题中,电梯的动能变化为:ΔEk = 1/2 * m * (vf^2 - vi^2)其中,ΔEk表示动能变化,m表示质量,vf表示最终速度,vi表示初始速度。
代入已知数据:ΔEk = 1/2 * 1000 * (0^2 - 2^2)= -2000所以,需要2000焦耳的功才能使电梯停下来。
三、解答题1. 请解释什么是动能守恒定律。
解答:动能守恒定律是指在一个封闭系统中,当只有内部力做功时,系统动能的总量保持不变。
该定律可以使用以下公式表示:ΣEk = ΣEk'其中,ΣEk表示系统的总动能,ΣEk'表示时间过后系统的总动能。
这意味着,在封闭系统中,能量可以从一种形式转化为另一种形式,但总能量的大小保持不变。
例如,当一个物体自由落体时,从开始下落到停止下落的过程中,由于重力做了负的功,物体的动能逐渐转变为势能,但总的动能守恒。
高中物理力学经典的题库(含答案)(2)(K12教育文档)
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高中物理力学计算题汇总经典精解(50题)1.如图1-73所示,质量M=10kg的木楔ABC静止置于粗糙水平地面上,摩擦因素μ=0.02.在木楔的倾角θ为30°的斜面上,有一质量m=1.0kg的物块由静止开始沿斜面下滑.当滑行路程s=1.4m时,其速度v=1.4m/s.在这过程中木楔没有动.求地面对木楔的摩擦力的大小和方向.(重力加速度取g=10/m·s2)图1-732.某航空公司的一架客机,在正常航线上作水平飞行时,由于突然受到强大垂直气流的作用,使飞机在10s内高度下降1700m造成众多乘客和机组人员的伤害事故,如果只研究飞机在竖直方向上的运动,且假定这一运动是匀变速直线运动.试计算:(1)飞机在竖直方向上产生的加速度多大?方向怎样?(2)乘客所系安全带必须提供相当于乘客体重多少倍的竖直拉力,才能使乘客不脱离座椅?(g取10m/s2)(3)未系安全带的乘客,相对于机舱将向什么方向运动?最可能受到伤害的是人体的什么部位?(注:飞机上乘客所系的安全带是固定连结在飞机座椅和乘客腰部的较宽的带子,它使乘客与飞机座椅连为一体)3.宇航员在月球上自高h处以初速度v0水平抛出一小球,测出水平射程为L(地面平坦),已知月球半径为R,若在月球上发射一颗月球的卫星,它在月球表面附近环绕月球运行的周期是多少?4.把一个质量是2kg的物块放在水平面上,用12N的水平拉力使物体从静止开始运动,物块与水平面的动摩擦因数为0.2,物块运动2秒末撤去拉力,g取10m/s2.求(1)2秒末物块的即时速度.(2)此后物块在水平面上还能滑行的最大距离.5.如图1—74所示,一个人用与水平方向成θ=30°角的斜向下的推力F推一个重G=200N的箱子匀速前进,箱子与地面间的动摩擦因数为μ=0.40(g=10m/s2).求图1—74(1)推力F的大小.(2)若人不改变推力F的大小,只把力的方向变为水平去推这个静止的箱子,推力作用时间t=3.0s后撤去,箱子最远运动多长距离?6.一网球运动员在离开网的距离为12m处沿水平方向发球,发球高度为2.4m,网的高度为0.9m.(1)若网球在网上0.1m处越过,求网球的初速度.(2)若按上述初速度发球,求该网球落地点到网的距离.取g=10/m·s2,不考虑空气阻力.7.在光滑的水平面内,一质量m=1kg的质点以速度v0=10m/s沿x轴正方向运动,经过原点后受一沿y轴正方向的恒力F=5N作用,直线OA与x轴成37°角,如图1—70所示,求:图1-70(1)如果质点的运动轨迹与直线OA相交于P点,则质点从O点到P点所经历的时间以及P的坐标;(2)质点经过P点时的速度.8.如图1-71甲所示,质量为1kg的物体置于固定斜面上,对物体施以平行于斜面向上的拉力F,1s末后将拉力撤去.物体运动的v—t图象如图1-71乙,试求拉力F.图1-719.一平直的传送带以速率v=2m/s匀速运行,在A处把物体轻轻地放到传送带上,经过时间t=6s,物体到达B处.A、B相距L=10m.则物体在传送带上匀加速运动的时间是多少?如果提高传送带的运行速率,物体能较快地传送到B处.要让物体以最短的时间从A处传送到B处,说明并计算传送带的运行速率至少应为多大?若使传送带的运行速率在此基础上再增大1倍,则物体从A传送到B的时间又是多少?10.如图1-72所示,火箭内平台上放有测试仪器,火箭从地面起动后,以加速度g/2竖直向上匀加速运动,升到某一高度时,测试仪器对平台的压力为起动前压力的17/18,已知地球半径为R,求火箭此时离地面的高度.(g为地面附近的重力加速度)图1—7211.地球质量为M,半径为R,万有引力常量为G,发射一颗绕地球表面附近做圆周运动的人造卫星,卫星的速度称为第一宇宙速度.(1)试推导由上述各量表达的第一宇宙速度的计算式,要求写出推导依据.(2)若已知第一宇宙速度的大小为v=7.9km/s,地球半径R=6.4×103km,万有引力常量G=(2/3)×10-10N·m2/kg2,求地球质量(结果要求保留二位有效数字).12.如图1—75所示,质量2.0kg的小车放在光滑水平面上,在小车右端放一质量为1.0kg的物块,物块与小车之间的动摩擦因数为0.5,当物块与小车同时分别受到水平向左F1=6.0N的拉力和水平向右F2=9.0N的拉力,经0.4s同时撤去两力,为使物块不从小车上滑下,求小车最少要多长.(g取10m/s2)图1-7513.如图1-76所示,带弧形轨道的小车放在上表面光滑的静止浮于水面的船上,车左端被固定在船上的物体挡住,小车的弧形轨道和水平部分在B点相切,且AB段光滑,BC段粗糙.现有一个离车的BC面高为h的木块由A点自静止滑下,最终停在车面上BC段的某处.已知木块、车、船的质量分别为m1=m,m2=2m,m3=3m;木块与车表面间的动摩擦因数μ=0.4,水对船的阻力不计,求木块在BC面上滑行的距离s是多少?(设船足够长)图1—7614.如图1-77所示,一条不可伸长的轻绳长为L,一端用手握住,另一端系一质量为m的小球,今使手握的一端在水平桌面上做半径为R、角速度为ω的匀速圆周运动,且使绳始终与半径R的圆相切,小球也将在同一水平面内做匀速圆周运动,若人手做功的功率为P,求:图1-77(1)小球做匀速圆周运动的线速度大小.(2)小球在运动过程中所受到的摩擦阻力的大小.15.如图1—78所示,长为L=0.50m的木板AB静止、固定在水平面上,在AB的左端面有一质量为M=0.48kg的小木块C(可视为质点),现有一质量为m=20g的子弹以v0=75m/s的速度射向小木块C并留在小木块中.已知小木块C与木板AB之间的动摩擦因数为μ=0.1.(g取10m/s2)图1—78(1)求小木块C运动至AB右端面时的速度大小v2.(2)若将木板AB固定在以u=1.0m/s恒定速度向右运动的小车上(小车质量远大于小木块C的质量),小木块C仍放在木板AB的A端,子弹以v0′=76m/s的速度射向小木块C并留在小木块中,求小木块C运动至AB右端面的过程中小车向右运动的距离s.16.如图1—79所示,一质量M=2kg的长木板B静止于光滑水平面上,B的右边放有竖直挡板.现有一小物体A(可视为质点)质量m=1kg,以速度v0=6m/s从B的左端水平滑上B,已知A和B间的动摩擦因数μ=0.2,B与竖直挡板的碰撞时间极短,且碰撞时无机械能损失.图1—79(1)若B的右端距挡板s=4m,要使A最终不脱离B,则木板B的长度至少多长?(2)若B的右端距挡板s=0.5m,要使A最终不脱离B,则木板B的长度至少多长?17.如图1—80所示,长木板A右边固定着一个挡板,包括挡板在内的总质量为1.5M,静止在光滑的水平地面上.小木块B质量为M,从A的左端开始以初速度v0在A上滑动,滑到右端与挡板发生碰撞,已知碰撞过程时间极短,碰后木块B恰好滑到A的左端就停止滑动.已知B与A间的动摩擦因数为μ,B在A板上单程滑行长度为l.求:图1-80(1)若μl=3v02/160g,在B与挡板碰撞后的运动过程中,摩擦力对木板A做正功还是负功?做多少功?(2)讨论A和B在整个运动过程中,是否有可能在某一段时间里运动方向是向左的.如果不可能,说明理由;如果可能,求出发生这种情况的条件.18.在某市区内,一辆小汽车在平直的公路上以速度vA向东匀速行驶,一位观光游客正由南向北从班马线上横过马路.汽车司机发现前方有危险(游客正在D处)经0.7s作出反应,紧急刹车,但仍将正步行至B处的游客撞伤,该汽车最终在C处停下.为了清晰了解事故现场.现以图1-81示之:为了判断汽车司机是否超速行驶,警方派一警车以法定最高速度vm=14.0m/s行驶在同一马路的同一地段,在肇事汽车的起始制动点A紧急刹车,经31.5m后停下来.在事故现场测得AB=17.5m、BC=14.0m、BD=2.6m.问图1-81①该肇事汽车的初速度vA是多大?②游客横过马路的速度大小?(g取10m/s2)19.如图1—82所示,质量mA=10kg的物块A与质量mB=2kg的物块B放在倾角θ=30°的光滑斜面上处于静止状态,轻质弹簧一端与物块B连接,另一端与固定挡板连接,弹簧的劲度系数k=400N/m.现给物块A施加一个平行于斜面向上的力F,使物块A沿斜面向上做匀加速运动,已知力F在前0.2s内为变力,0.2s后为恒力,求(g取10m/s2)图1—82(1)力F的最大值与最小值;(2)力F由最小值达到最大值的过程中,物块A所增加的重力势能.20.如图1-83所示,滑块A、B的质量分别为m1与m2,m1<m2,由轻质弹簧相连接,置于水平的气垫导轨上.用一轻绳把两滑块拉至最近,使弹簧处于最大压缩状态后绑紧.两滑块一起以恒定的速度v0向右滑动.突然,轻绳断开.当弹簧伸长至本身的自然长度时,滑块A的速度正好为零.问在以后的运动过程中,滑块B是否会有速度等于零的时刻?试通过定量分析,证明你的结论.图1—8321.如图1-84所示,表面粗糙的圆盘以恒定角速度ω匀速转动,质量为m的物体与转轴间系有一轻质弹簧,已知弹簧的原长大于圆盘半径.弹簧的劲度系数为k,物体在距转轴R处恰好能随圆盘一起转动而无相对滑动,现将物体沿半径方向移动一小段距离,若移动后,物体仍能与圆盘一起转动,且保持相对静止,则需要的条件是什么?图1-8422.设人造地球卫星绕地球作匀速圆周运动,根据万有引力定律、牛顿运动定律及周期的概念,论述人造地球卫星随着轨道半径的增加,它的线速度变小,周期变大.23.一质点做匀加速直线运动,其加速度为a,某时刻通过A点,经时间T通过B点,发生的位移为s1,再经过时间T通过C点,又经过第三个时间T通过D点,在第三个时间T内发生的位移为s3,试利用匀变速直线运动公式证明:a=(s3-s1)/2T2.24.小车拖着纸带做直线运动,打点计时器在纸带上打下了一系列的点.如何根据纸带上的点证明小车在做匀变速运动?说出判断依据并作出相应的证明.25.如图1-80所示,质量为1kg的小物块以5m/s的初速度滑上一块原来静止在水平面上的木板,木板的质量为4kg.经过时间2s以后,物块从木板的另一端以1m/s相对地的速度滑出,在这一过程中木板的位移为0.5m,求木板与水平面间的动摩擦因数.图1-80图1-8126.如图1-81所示,在光滑地面上并排放两个相同的木块,长度皆为l=1。
高中物理 必修2【功能关系 能量守恒定律】典型题(带解析)
高中物理必修2【功能关系能量守恒定律】典型题1.物体在竖直方向上分别做了匀速上升、加速上升和减速上升三种运动.在这三种情况下物体机械能的变化情况是()A.匀速上升机械能不变,加速上升机械能增加,减速上升机械能减小B.匀速上升和加速上升机械能增加,减速上升机械能减小C.匀速上升和加速上升机械能增加,减速上升机械能可能增加,可能减少,也可能不变D.三种情况中,物体的机械能均增加解析:选C.无论物体向上加速运动还是向上匀速运动,除重力外,其他外力一定对物体做正功,物体机械能都增加;物体向上减速运动时,除重力外,物体受到的其他外力不确定,故无法确定其机械能的变化,C正确.2.如图所示,在轻弹簧的下端悬挂一个质量为m的小球A,若将小球A从弹簧原长位置由静止释放,小球A能够下降的最大高度为h.若将小球A换为质量为3m的小球B,仍从弹簧原长位置由静止释放,则小球B下降h时的速度为(重力加速度为g,不计空气阻力)()A.2gh B.4gh 3C.gh D.gh 2解析:选B.小球A下降h过程小球克服弹簧弹力做功为W1,根据动能定理,有mgh-W1=0;小球B下降过程,由动能定理有3mgh-W1=12×3m×v2-0,解得:v=4gh3,故B正确.3.(多选)滑沙是人们喜爱的游乐活动,如图是滑沙场地的一段斜面,其倾角为30°,设参加活动的人和滑车总质量为m,人和滑车从距底端高为h处的顶端A沿滑道由静止开始匀加速下滑,加速度为0.4g ,人和滑车可视为质点,则从顶端向下滑到底端B 的过程中,下列说法正确的是( )A .人和滑车减少的重力势能全部转化为动能B .人和滑车获得的动能为0.8mghC .整个下滑过程中人和滑车减少的机械能为0.2mghD .人和滑车克服摩擦力做功为0.6mgh解析:选BC .沿斜面的方向有ma =mg sin 30°-F f ,所以F f =0.1mg ,人和滑车减少的重力势能转化为动能和内能,故A 错误;人和滑车下滑的过程中重力和摩擦力做功,获得的动能为E k =(mg sin 30°-F f )h sin 30°=0.8mgh ,故B 正确;整个下滑过程中人和滑车减少的机械能为ΔE =mgh -E k =mgh -0.8mgh =0.2mgh ,故C 正确;整个下滑过程中克服摩擦力做功等于人和滑车减少的机械能,所以人和滑车克服摩擦力做功为0.2mgh ,故D 错误.4.(多选)如图所示,质量为m 的物体(可视为质点)以某一速度从A 点冲上倾角为30°的固定斜面,其减速运动的加速度为34g ,此物体在斜面上能够上升的最大高度为h ,则在这个过程中物体( )A .重力势能增加了mghB .机械能损失了12mghC .动能损失了mghD .克服摩擦力做功14mgh解析:选AB .加速度a =34g =mg sin 30°+F f m ,解得摩擦力F f =14mg ;物体在斜面上能够上升的最大高度为h ,所以重力势能增加了mgh ,故A 项正确;机械能的损失F f x =14mg ·2h=12mgh ,故B 项正确;动能损失量为克服合外力做功的大小ΔE k =F 合外力·x =34mg ·2h =32mgh ,故C 错误;克服摩擦力做功12mgh ,故D 错误.5.以一定的初速度从地面竖直向上抛出一小球,小球上升到最高点之后,又落回到抛出点,假设小球所受空气阻力与速度大小成正比,则小球在运动过程中的机械能E 随离地高度h 变化关系可能正确的是( )解析:选D .根据功能关系得ΔE =F f ·Δh ,得ΔEΔh =F f ,即E -h 图象切线斜率的绝对值等于空气阻力的大小.在上升过程中,速度减小,空气阻力减小,故E -h 图象的斜率减小;下降过程中,速度增大,空气阻力逐渐增大,故E -h 图象的斜率变大;上升过程中平均阻力大于下降过程中的平均阻力,故上升过程中机械能的减小量比下降过程中机械能的减小量大.故图象D 正确,A 、B 、C 错误.6.如图所示,一质量m =2 kg 的长木板静止在水平地面上,某时刻一质量M =1 kg 的小铁块以水平向左的速度v 0=9 m/s 从木板的右端滑上木板.已知木板与地面间的动摩擦因数μ1=0.1,铁块与木板间的动摩擦因数μ2=0.4,取重力加速度g =10 m/s 2,木板足够长,求:(1)铁块相对木板滑动时木板的加速度的大小;(2)铁块与木板摩擦所产生的热量Q 和木板在水平地面上滑行的总路程s . 解析:(1)设铁块在木板上滑动时,木板的加速度为a 2,由牛顿第二定律可得 μ2Mg -μ1(M +m )g =ma 2,解得a 2=0.4×1×10-0.1×3×102m/s 2=0.5 m/s 2.(2)设铁块在木板上滑动时,铁块的加速度为a 1,由牛顿第二定律得 μ2Mg =Ma 1,解得a 1=μ2g =4 m/s 2.设铁块与木板相对静止时的共同速度为v ,所需的时间为t ,则有 v =v 0-a 1t =a 2t , 解得:v =1 m/s ,t =2 s. 铁块相对地面的位移x 1=v 0t -12a 1t 2=9×2 m -12×4×4 m =10 m.木板相对地面的位移x 2=12a 2t 2=12×0.5×4 m =1 m ,铁块与木板的相对位移Δx =x 1-x 2=10 m -1 m =9 m , 则此过程中铁块与木板摩擦所产生的热量 Q =F f Δx =μ2Mg Δx =0.4×1×10×9 J =36 J.设铁块与木板共速后的加速度为a 3,发生的位移为x 3,则有: a 3=μ1g =1 m/s 2,x3=v 2-02a 3=0.5 m. 木板在水平地面上滑行的总路程 s =x 2+x 3=1 m +0.5 m =1.5 m. 答案:(1)0.5 m/s 2 (2)36 J 1.5 m7.如图所示,abc 是竖直面内的光滑固定轨道,ab 水平,长度为2R ;bc 是半径为R 的四分之一圆弧,与ab 相切于b 点.一质量为m 的小球,始终受到与重力大小相等的水平外力的作用,自a 点处从静止开始向右运动.重力加速度大小为g .小球从a 点开始运动到其轨迹最高点,机械能的增量为( )A .2mgRB .4mgRC .5mgRD .6mgR解析:选C .根据动能定理,小球在b 、c 两点的速度大小相等,设小球离开c 时的速度为v ,则有mg ·2R =12m v 2,v =4gR ,小球离开轨道后的上升时间t =v g =4Rg,小球从离开轨道至到达轨迹最高点的过程中,水平方向上的加速度大小等于g ,水平位移s =12gt 2=12g ⎝⎛⎭⎫4R g 2=2R ,整个过程中小球机械能的增量ΔE =F ·l =mg (2R +R +2R )=5mgR ,C 正确.8.质量为m 的人造地球卫星与地心的距离为r 时,引力势能可表示为E p =-GMmr ,其中G 为引力常量,M 为地球质量.该卫星原来在半径为R 1的轨道上绕地球做匀速圆周运动,由于受到极稀薄空气的摩擦作用,飞行一段时间后其做匀速圆周运动的半径变为R 2,此过程中因摩擦而产生的热量为( )A .GMm ⎝⎛⎭⎫1R 2-1R 1B .GMm ⎝⎛⎭⎫1R 1-1R 2C .GMm 2⎝⎛⎭⎫1R 2-1R 1 D .GMm 2⎝⎛⎭⎫1R 1-1R 2 解析:选C .卫星绕地球做匀速圆周运动满足G Mm r 2=m v 2r ,动能E k =12m v 2=GMm 2r ,机械能E =E k +E p ,则E =GMm 2r -GMm r =-GMm2r.卫星由半径为R 1的轨道降到半径为R 2的轨道过程中损失的机械能ΔE =E 1-E 2=GMm 2⎝⎛⎭⎫1R 2-1R 1,即为下降过程中因摩擦而产生的热量,所以选项C 正确.9.如图所示,水平传送带以v =2 m/s 的速率匀速运行,上方漏斗每秒将40 kg 的煤粉竖直放到传送带上,然后一起随传送带匀速运动.如果要使传送带保持原来的速率匀速运行,则电动机应增加的功率为( )A .80 WB .160 WC .400 WD .800 W解析:选B .由功能关系,电动机增加的功率用于使单位时间内落在传送带上的煤粉获得的动能以及煤粉相对传送带滑动过程中产生的热量,所以ΔPt =12m v 2+Q ,传送带做匀速运动,而煤粉相对地面做匀加速运动过程中的平均速度为传送带速度的一半,所以煤粉相对传送带的位移等于相对地面的位移,故Q =f ·Δx =fx =12m v 2,解得ΔP =160 W ,B 项正确.10.如图所示,圆柱形的容器内有若干个长度不同、粗糙程度相同的直轨道,它们的下端均固定于容器底部圆心O ,上端固定在容器侧壁.若相同的小球以同样的速率,从点O 沿各轨道同时向上运动.对它们向上运动过程,下列说法正确的是( )A .小球动能相等的位置在同一水平面上B .小球重力势能相等的位置不在同一水平面上C .运动过程中同一时刻,小球处在同一球面上D .当小球在运动过程中产生的摩擦热相等时,小球的位置不在同一水平面上 解析:选D .小球从底端开始,运动到同一水平面,小球克服重力做的功相同,克服摩擦力做的功不同,动能一定不同,A 项错误.小球的重力势能只与其高度有关,故重力势能相等时,小球一定在同一水平面上,B 项错误.若运动过程中同一时刻,小球处于同一球面上,t =0时,小球位于O 点,即O 为球的最低点;设某直轨道与水平面的夹角为θ,则小球在时间t 0内的位移x 0=v t 0-12(g sin θ+μg cos θ)t 20,由于球的半径R =x 02sin θ与θ有关,故小球在同一时刻一定不在同一球面上,C 项错误.小球运动过程中,摩擦产生的热量等于克服摩擦力所做的功,即Q =μmg cos θ·hsin θ=μmgh cot θ,倾角θ不同时高度h 不同,D 项正确.11.一质点在0~15 s 内竖直向上运动,其加速度—时间图象如图所示,若取竖直向下为正,g 取10 m/s 2,则下列说法正确的是( )A .质点的机械能不断增加B .在0~5 s 内质点的动能增加C .在10~15 s 内质点的机械能一直增加D .在t =15 s 时质点的机械能大于t =5 s 时质点的机械能解析:选D .由图象可以看出0~5 s 内的加速度等于g ,质点的机械能不变,故A 错误;在0~5 s 内,质点速度向上,加速度方向向下,加速度与速度方向相反,则质点速度减小,则动能减小,故B 错误;在10~15 s 内,质点向上减速的加速度大于g ,说明质点受到了方向向下的外力,做负功,机械能减少,故C 错误;根据牛顿第二定律,5~10 s 内,mg -F =ma ,得:F =2m ,方向向上,做正功,质点机械能增加;10~15 s 内,mg +F =ma ,得F =2m ,方向向下,质点机械能减少;质点一直向上做减速运动,则10~15 s 内的速度小于5~10 s 内的速度,则10~15 s 内的位移s 10~15小于5~10 s 内的位移s 5~10,故Fs 5~10>Fs 10~15,则5~15 s 内质点机械能增加的多,减少的少,故质点在t =15 s 时的机械能大于t =5 s 时的机械能,D 正确.12.在学校组织的趣味运动会上,某科技小组为大家提供了一个游戏.如图所示,将一质量为0.1 kg 的钢球放在O 点,用弹射装置将其弹出,使其沿着光滑的半圆形轨道OA和AB 运动.BC 段为一段长为L =2.0 m 的粗糙平面,DEFG 为接球槽.圆弧OA 和AB 的半径分别为r =0.2 m 、R =0.4 m ,小球与BC 段的动摩擦因数为μ=0.7,C 点离接球槽的高度为h =1.25 m ,水平距离为x =0.5 m ,接球槽足够大,g 取10 m/s 2.求:(1)要使钢球恰好不脱离圆弧形轨道,钢球在A 点的速度大小; (2)钢球恰好不脱离轨道时,在B 位置对半圆形轨道的压力大小; (3)要使钢球最终能落入槽中,弹射速度v 0至少多大? 解析:(1)要使钢球恰好不脱离轨道,钢球在最高点时, 对钢球分析有mg =m v 2AR ,解得v A =2 m/s.(2)钢球从A 到B 的过程由动能定理得 mg ·2R =12m v 2B -12m v 2A ,在B 点有F N -mg =m v 2BR ,解得F N =6 N ,根据牛顿第三定律,钢球在B 位置对半环形轨道的压力为6 N. (3)从C 到D 钢球做平抛运动,要使钢球恰好能落入槽中, 则x =v C t ,h =12gt 2,解得v C =1 m/s ,假设钢球在A 点的速度恰为v A =2 m/s 时,钢球可运动到C 点,且速度为v C ′,从A 到C 有mg ·2R -μmgL =12m v C ′2-12m v 2A,解得v C ′2<0,故当钢球在A 点的速度恰为v A =2 m/s 时,钢球不可能到达C 点,更不可能入槽,要使钢球最终能落入槽中,需要更大的弹射速度,才能使钢球既不脱离轨道,又能落入槽中.当钢球到达C 点速度为v C 时,v 0有最小值,从O 到C 有mgR -μmgL =12m v 2C -12m v 20, 解得v 0=21 m/s.答案:(1)2 m/s (2)6 N (3)21 m/s。
高中物理曲线运动21个典型题
高中物理曲线运动21个典型题典型例题1——关于飞机轰炸飞机在离地面720m的高度,以70的速度水平飞行,为了使飞机上投下的炸弹落在指定的轰炸目标上,应该在离轰炸目标的水平距离多远的地方投弹?(不计空气阻力取)可以参考媒体展示飞机轰炸目标的整个过程以及分析,帮助理解.解:设水平距离为子弹飞行的时间:水平距离典型例题2——关于变速运动火车上的平抛运动在平直轨道上以的加速度匀加速行驶的火车上,相继下落两个物体下落的高度都是2.45m.间隔时间为1s.两物体落地点的间隔是2.6m,则当第一个物体下落时火车的速度是多大?(取)分析:如图所示、第一个物体下落以的速度作平抛运动,水平位移,火车加速到下落第二个物体时,已行驶距离.第二个物体以的速度作平抛运动水平位移.两物体落地点的间隔是2.6m.解:由位置关系得:物体平抛运动的时间:由以上三式可得点评:解本题时,作出各物体运动情况的草图对帮助分析题意十分重要.先后作平抛运动的物体因下落高度相同,所以运动的时间相同,但下落的时间不同于火车加速度运动的时间,不要混淆.典型例题3——关于三维空间上的平抛运动分析光滑斜面倾角为,长为,上端一小球沿斜面水平方向以速度抛出(如图所示),小球滑到底端时,水平方向位移多大?解:小球运动是合运动,小球在水平方向作匀速直线运动,有①沿斜面向下是做初速度为零的匀加速直线运动,有②根据牛顿第二定律列方程③由①,②,③式解得说明:中学阶段研究的曲线运动一定是两维空间(即平面上的)情况,因此,该题首先分析在斜面上的分运动情况.研究曲线运动必须首先确定分运动,然后根据“途径”处理.典型例题4——关于小船过河的一系列问题一艘小船在200m宽的河中横渡到对岸,已知水流速度是2m/s,小船在静水中的速度是4m/s,求:①当船头始终正对着对岸时,小船多长时间到达对岸,小船实际运行了多远?②如果小船的路径要与河岸垂直,应如何行驶?消耗的时间是多少?③如果小船要用最短时间过河,应如何?船行最短时间为多少?【分析与解答】①在解答本题的时候可由此提问:船头始终正对河岸代表什么含义.(①题的答案:50秒,下游100米)②路径与河岸垂直——船的实际运动——船的合运动(在两个分运动的中间,并与河岸垂直)(②题的答案:与上游河岸成60°,57.7s)③分析本题,可以得到求t最小的方法:1、河宽一定,要想使时间最少应使垂直河岸方向的分速度最大,即正对河岸航行,则.2、或者由三个式子一一分析.一定,又有最小值,即河宽,便可以求出渡河最短时间.(③题的答案:50s)典型例题5——关于拉船分运动的分解判断在高处拉低处小船时,通常在河岸上通过滑轮用钢绳拴船,若拉绳的速度为4m/s,当拴船的绳与水平方向成60°时,船的速度是多少?(8m/s)【分析与解答】:在分析船的运动时,我们发现船的运动产生了两个运动效果:绳子在不断缩短;而且绳子与河岸的夹角不断减小,所以我们可以将船的运动——实际运动——合运动分解成沿绳子方向的运动和垂直绳子方向所做的圆周运动,因此可以将船的运动分为:1、船沿水平方向前进——此方向为合运动,求合速度v.2、小船的运动可以看成为沿绳子缩短方向的运动和垂直绳子方向做圆周运动的合运动.所以根据题意,船的速度大小与绳子的运行速度之间的关系是:典型例题6——关于汽车通过不同曲面的问题分析一辆质量t的小轿车,驶过半径m的一段圆弧形桥面,求:(重力加速度)(1)若桥面为凹形,汽车以20m/s的速度通过桥面最低点时,对桥面压力是多大?(2)若桥面为凸形,汽车以10m/s的速度通过桥面最高点时,对桥面压力是多大?(3)汽车以多大速度通过凸形桥面顶点时,对桥面刚好没有压力?解:(1)汽车通过凹形桥面最低点时,在水平方向受到牵引力F和阻力f.在竖直方向受到桥面向上的支持力和向下的重力,如图(甲)所示.圆弧形轨道的圆心在汽车上方,支持力与重力的合力为,这个合力就是汽车通过桥面最低点时的向心力,即.由向心力公式有:,解得桥面的支持力大小为根据牛顿第三定律,汽车对桥面最低点的压力大小是N.(2)汽车通过凸形桥面最高点时,在水平方向受到牵引力F和阻力f,在竖直方向受到竖直向下的重力和桥面向上的支持力,如图(乙)所示.圆弧形轨道的圆心在汽车的下方,重力与支持力的合力为,这个合力就是汽车通过桥面顶点时的向心力,即,由向心力公式有,解得桥面的支持力大小为根据牛顿第三定律,汽车在桥的顶点时对桥面压力的大小为N.(3)设汽车速度为时,通过凸形桥面顶点时对桥面压力为零.根据牛顿第三定律,这时桥面对汽车的支持力也为零,汽车在竖直方向只受到重力G作用,重力就是汽车驶过桥顶点时的向心力,即,由向心力公式有,解得:汽车以30 m/s的速度通过桥面顶点时,对桥面刚好没有压力.典型例题7——细绳牵引物体做圆周运动的系列问题一根长的细绳,一端拴一质量的小球,使其在竖直平面内绕绳的另一端做圆周运动,求:(1)小球通过最高点时的最小速度?(2)若小球以速度通过周围最高点时,绳对小球的拉力多大?若此时绳突然断了,小球将如何运动.【分析与解答】(1)小球通过圆周最高点时,受到的重力必须全部作为向心力,否则重力G 中的多余部分将把小球拉进圆内,而不能实现沿竖直圆周运。
人教版高中物理必修二静电场中的能量典型例题
(每日一练)人教版高中物理必修二静电场中的能量典型例题单选题1、如图所示,竖直平面内有一平行板电容器AB,两极板电势差为U,靠近A板有一个粒子源,可产生初速度为零,电荷量为q的带电粒子,B板开有一小孔,粒子可无摩擦地穿过小孔,B板右侧有一宽度为d,大小为E0的匀强电场,方向竖直向下,现通过调节U的大小,使粒子离开E0电场区域的动能最小,不计粒子的重力,下列说法正确的是()A.粒子离开E0电场区域时的最小动能为qE0dB.U的大小应调为E0d4C.粒子离开E0电场区域时速度与水平方向夹角为37°D.粒子离开E0电场区域时竖直方向偏转的距离为d答案:A解析:粒子在左侧电场中qU=12mv02在右侧电场d=v0t,y=12E0qmt2根据动能定理粒子离开E0电场区域时E k=qU+qE0y=qU+d2qE02 4U根据数学关系可知qU=d2qE02 4U动能最小,此时U=dE02,E k=qE0d粒子离开E0电场区域时竖直方向偏转的距离y=E0d28U=d4粒子离开E0电场区域时速度与水平方向夹角tanθ=2×yd=12故A正确BCD错误。
故选A。
2、下列说法正确的是()A.电荷从电场中的A点运动到了B点,路径不同,静电力做功的大小就可能不同B.正电荷沿着电场线运动,静电力对正电荷做正功,负电荷逆着电场线运动,静电力对负电荷做负功C.电荷从电场中的某点开始出发,运动一段时间后,又回到了该点,则静电力做功为零D.电荷在电场中运动,因为静电力可能对电荷做功,所以能量守恒定律在电场中并不成立答案:C解析:A.静电力做功和电荷运动路径无关,只与初末位置的电势差有关,故A错误;B.正电荷沿电场线的方向运动,则正电荷受到的静电力方向和电荷的运动方向相同,故静电力对正电荷做正功,同理,负电荷逆着电场线的方向运动,静电力对负电荷做正功,故B错误;C.静电力做功只和电荷的初、末位置有关,所以电荷从某点出发又回到了该点,静电力做功为零,故C正确;D.电荷在电场中运动,静电力可能对电荷做功,但能量守恒依然成立,故D错误。
高中物理典型例题集锦
高中物理典型例题集锦(一)编者按:笔者结合多年的高三教学经验,记录整理了部分高中物理典型例题,以20XX 年《考试说明》为依据,以力学和电学为重点,编辑如下,供各校教师、高三同学参考。
实践证明,考前浏览例题,熟悉做过的题型,回顾解题方法,可以提高复习效率,收到事半功倍的效果。
力学部分1、如图1-1所示,长为5米的细绳的两端分别系于竖立在地面上相距为4米的两杆顶端A、B。
绳上挂一个光滑的轻质挂钩。
它钩着一个重为12牛的物体。
平衡时,绳中张力T=____分析与解:本题为三力平衡问题。
其基本思路为:选对象、分析力、画力图、列方程。
对平衡问题,根据题目所给条件,往往可采用不同的方法,如正交分解法、相似三角形等。
所以,本题有多种解法。
解法一:选挂钩为研究对象,其受力如图1-2所示设细绳与水平夹角为α,由平衡条件可知:2TSinα=F,其中F=12牛将绳延长,由图中几何条件得:Sinα=3/5,则代入上式可得T=10牛。
解法二:挂钩受三个力,由平衡条件可知:两个拉力(大小相等均为T)的合力F’与F 大小相等方向相反。
以两个拉力为邻边所作的平行四边形为菱形。
如图1-2所示,其中力的三角形△OEG与△ADC相似,则:得:牛。
想一想:若将右端绳A 沿杆适当下移些,细绳上张力是否变化?(提示:挂钩在细绳上移到一个新位置,挂钩两边细绳与水平方向夹角仍相等,细绳的张力仍不变。
)2、如图2-1所示,轻质长绳水平地跨在相距为2L的两个小定滑轮A、B上,质量为m的物块悬挂在绳上O点,O与A、B两滑轮的距离相等。
在轻绳两端C、D分别施加竖直向下的恒力F=mg。
先托住物块,使绳处于水平拉直状态,由静止释放物块,在物块下落过程中,保持C、D两端的拉力F不变。
(1)当物块下落距离h为多大时,物块的加速度为零?(2)在物块下落上述距离的过程中,克服C端恒力F做功W为多少?(3)求物块下落过程中的最大速度Vm和最大距离H?分析与解:物块向下先作加速运动,随着物块的下落,两绳间的夹角逐渐减小。
高中物理必修二曲线运动经典例题
高中物理必修二曲线运动经典例题1.关于曲线运动,正确的说法是曲线运动可能是匀变速运动。
2.当质点在三个恒力F1、F2、F3的共同作用下保持平衡状态,撤去F1后保持F2、F3不变,则质点会做曲线运动。
3.关于运动的合成,正确的说法是两个匀变速直线运动的合运动不一定是匀变速直线运动。
4.对于质量为0.2kg的物体在光滑水平面上运动,根据速度-时间图可得:1) 物体所受的合力为0.2m/s²。
2) 物体的初速度为2m/s。
3) 物体做匀变速直线运动。
4) 4s末物体的速度为2m/s,位移为8m。
5.在静水中的速率为v1=4m/s的船要渡过一条河,河宽为d=100m,河水的流动速度为v2=3m/s,方向与河岸平行。
分析可得:1) 欲使船以最短时间渡过河去,航向应沿着河岸方向,最短时间为100/5=20s,到达对岸的位置应在河对岸的垂线上,船发生的位移为400m。
2) 欲使船渡河过程中的航行距离最短,船的航向应与河流方向垂直,渡河所用时间为100/4=25s。
7.根据小球在平抛运动途中的几个位置可得,小球平抛的初速度为v=5Lg=6.125m/s。
9.油滴的落地点必在O点的左方,离O点的距离为h/2.11.对于在倾角为θ的斜面顶端A处以速度V水平抛出一小球,落在斜面上的某一点B处,空气阻力不计,可得:1) 小球从A运动到B处所需的时间为t=B/(Vcosθ)。
2) 从抛出开始计时,经过时间t/2小球离斜面的距离达到最大。
13.对于皮带传动装置中,右边两轮固定在一起同轴转动,A、B、C三轮的半径关系为rA=rC=2rB,皮带不打滑,则三轮边缘上的一点线速度之比.4、根据分速度vx和vy随时间变化的图线可知,物体在x轴上的分运动是匀加速直线运动,在y轴上的分运动是匀速直线运动。
从两图线中求出物体的加速度与速度的分量,然后再合成。
1) 由图象可知,物体在x轴上分运动的加速度大小ax=1m/s²,在y轴上分运动的速度为,因此物体的合加速度大小为a=1m/s²,方向沿x轴正方向。
(高中物理)理想气体状态方程(2)·典型例题解析
理想气体状态方程(2)·典型例题解析【例1】某房间的容积为20m3,在温度为17℃,大气压强为74 cm Hg时,室内空气质量为25kg,那么当温度升高到27℃,大气压强变为76 cm Hg时,室内空气的质量为多少千克?解析:以房间内的空气为研究对象,是属于变质量问题,应用克拉珀龙方程求解,设原质量为m,变化后的质量为m′,由克拉珀龙方程点拨:对于变质量的问题,应用克拉珀龙方程求解的比较简单.【例2】向汽车轮胎充气,轮胎内原有空气的压强为个大气压,温度为20℃,体积为20L,充气后,轮胎内空气压强增大为个大气压,温度升为25℃,假设充入的空气温度为20℃,压强为1个大气压,那么需充入多少升这样的空气(设轮胎体积不变).解析:以充气后轮胎内的气体为研究对象,这些气体是由原有局部加上充入局部气体所混合构成.轮胎内原有气体的状态为:p1=1.5 atm,T1=293K,V1=20L.需充入空气的状态为:p2=1atm,T2=293K,V2=?充气后混合气体状态为:p=,T=298K,V=20L点拨:凡遇到一定质量的气体由不同状态的几局部合成时,可考虑用混合气体的状态方程解决.【例3】空气的平均摩尔质量为×10-2kg/mol,试估算室温下,空气的密度.在具体估算时可取p0=×105Pa,T=300 K来计算.参考答案:3【例4】贮气筒的容积为100 L,贮有温度为27℃,压强为30atm的氢气,使用后温度降为20℃,压强降为20个大气压,求用掉的氢气质量.点拨:方法一:选取筒内原有的全部氢气为研究对象,且没有用掉的氢气包含在末状态中.可求出用掉的氢气的体积.再取用掉的氢气为对象,同标准状态相比较,求出用掉氢气的质量,方法二:对使用前、后筒内的氢气用克拉珀龙方程.并可比较这两种方法的繁简程度.参考答案:跟踪反响1.活塞把密闭容器分隔成容积相等的两局部A和B,如图13-59所示,在A、B中分别充进质量相同、温度相同的氢气和氧气,那么活塞将:[ ] A.向右运动B.向左运动C.不动D.不能确定2.有一个充满氢气的氢气球,球的质量为球内充入氢气的3倍,氢气压强为外面空气压强的倍,温度相同,那么氢气球开始上升的加速度为________(空气的平均摩尔质量为29g/mol)3.当温度为27℃,压强为×105Pa时,32g氧气的体积为多大?密度是多大?另有48g氧气,温度和压强跟上述数值相同,氧气密度是多大?4.如图13-60所示,气缸A和容器B由一细管经阀门K相连,A和B 的壁都是透热的,A放在27℃、1标准大气压的大气中,B浸在127℃的恒温槽内,开始时K是关断的,B内没有气体,容积V B=,A内装有气体,体积V A=,翻开K,使气体由A流入B,等到活塞D停止移动时,A内气体体积是多大?假设活塞D与气缸壁之间没有摩擦,细管的容积忽略不计.参考答案1.C 2.1.5g 3.32kg/m32kg/m34.3L。
高中物理必修二第六章圆周运动经典大题例题(带答案)
高中物理必修二第六章圆周运动经典大题例题单选题1、离心现象在生活中很常见,比如市内公共汽车在到达路口转弯前,车内广播中就要播放录音:“乘客们请注意,车辆将转弯,请拉好扶手”。
这样做可以()A.使乘客避免车辆转弯时可能向前倾倒发生危险B.使乘客避免车辆转弯时可能向后倾倒发生危险C.使乘客避免车辆转弯时可能向转弯的内侧倾倒发生危险D.使乘客避免车辆转弯时可能向转弯的外侧倾倒发生危险答案:D车辆转弯时,如果乘客不能拉好扶手,乘客将做离心运动,向外侧倾倒发生危险。
故选D。
2、如图所示,半径为R的光滑半圆形轨道放在竖直平面内,AB连线为竖直直径,一小球以某一速度冲上轨道,运动到最高点B时对轨道的压力等于重力的2倍。
则小球落地点C到轨道入口A点的距离为()A.2√3R B.3R C.√6R D.2R答案:A在最高点时,根据牛顿第二定律3mg=m v2 R通过B点后做平抛运动2R=12gt2x=vt 解得水平位移x=2√3R故选A。
3、已知某处弯道铁轨是一段圆弧,转弯半径为R,重力加速度为g,列车转弯过程中倾角(车厢底面与水平面夹角)为θ,则列车在这样的轨道上转弯行驶的安全速度(轨道不受侧向挤压)为()A.√gRsinθB.√gRcosθC.√gRtanθD.√gR答案:C受力分析如图所示当内外轨道不受侧向挤压时,列车受到的重力和轨道支持力的合力充当向心力,有F n=mg tan θ,F n=m v2R解得v=√gR tanθ故选C。
4、做匀速圆周运动的物体,它的加速度大小必定与()A.线速度的平方成正比B.角速度的平方成正比C.运动半径成正比D.线速度和角速度的乘积成正比答案:DA.根据a=v2 r可知只有运动半径一定时,加速度大小才与线速度的平方成正比,A错误;B.根据a=ω2r可知只有运动半径一定时,加速度大小才与角速度的平方成正比,B错误;C.根据,a=ω2ra=v2r当线速度一定时,加速度大小与运动半径成反比;当角速度一定时,加速度大小与运动半径成正比,C错误;D.根据a=ω2r,v=ωr联立可得a=vω可知加速度大小与线速度和角速度的乘积成正比,D正确。
高中物理必修二必会50题(题+解析)完整
高中物理必修二必会50题一、单选题(共10题;共20分)1.如图所示,两倾角均为的光滑斜面对接后固定水平地面上,O点为斜面的最低点。
一个小物块从右侧斜面上高为H处由静止滑下,在两个斜面上做往复运动。
小物块每次通过O点时都会有动能损失,损失的动能为小物块当次到达O点时动能的5%。
小物块从开始下滑到停止的过程中运动的总路程为()A. B. C. D.2.如图,底端固定有挡板的斜面体置于粗糙水平面上,轻弹簧一端与挡板连接,弹簧为原长时自由端在B点,一小物块紧靠弹簧放置并在外力作用下将弹簧压缩至A点.物块由静止释放后,沿粗糙斜面上滑至最高点C,然后下滑,最终静止在斜面上.若整个过程中斜面体始终静止,则下列判定正确的是()A.整个运动过程中,物块加速度为零的位置只有一处B.物块上滑过程中速度最大的位置与下滑过程中速度最大的位置不同C.整个运动过程中,系统弹性势能的减少量等于系统内能的增加量D.物块从A上滑到C的过程中,地面对斜面体的摩擦力大小先增大再减小,然后不变3.在足够长的光滑绝缘水平台面上,存在有平行于水平面向右的匀强电场,电场强度为E。
水平台面上放置两个静止的小球A和B(均可看作质点),两小球质量均为m,带正电的A球电荷量为Q,B球不带电,A、B连线与电场线平行。
开始时两球相距L,在电场力作用下,A球开始运动(此时为计时零点,即t=0),后与B球发生正碰,碰撞过程中A、B两球总动能无损失。
若在各次碰撞过程中,A、B两球间均无电荷量转移,且不考虑两球碰撞时间及两球间的万有引力,则()A.第一次碰撞结束瞬间B球的速度大小为B.第一次碰撞到第二次碰撞B小球向右运动了2LC.第二次碰撞结束瞬间B球的速度大小为D.相邻两次碰撞时间间隔总为24.如图所示,A,B两滑块(可视为质点)质量分别为2m和m,A与弹簧一端拴接,弹簧的另一端固定在N点,B 紧靠着A,二者静止时弹簧处于原长位置O点,已知M点左边的平面光滑,滑块与右边平面间的动摩擦因数为μ,且ON>OM,重力加速度为g.现用水平向左的外力作用在滑块B上,缓慢压缩弹簧,当滑块运动到P点(图中未标出)时,撤去水平外力,测得滑块B在M点右方运动的距离为d,则下列说法正确的是()A.水平外力做的功为B.B与A分离时的速度为C.B与A分离后的运动过程中A与弹簧组成的系统机械能一定不变D.B与A分离后的运动过程中A可能经过P点5.地质勘探发现某地区表面的重力加速度发生了较大的变化,怀疑地下有空腔区域。
高中物理必修二静电场及其应用典型例题
(每日一练)高中物理必修二静电场及其应用典型例题单选题1、如图所示,A、B是两个带有绝缘支架的金属球,它们原来均不带电,并彼此接触。
现使带负电的橡胶棒C 靠近A(C与A不接触),然后先将A球用导线接地一下迅速断开,再将C移走,最后将A、B分开。
关于A、B的带电情况,下列判断正确的是()A.A、B均不带电B.A、B均带正电C.A带负电,B带正电D.A带正电,B带负电答案:B解析:同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引,由于C带负电荷,当C靠近A球,且A球用导线接地一下时,A球带上正电荷,将C移走后,A球的电荷分到B球上一部分,再将A、B分开后,A、B均带上正电荷。
故选B。
2、有两个半径为r的金属球如图放置,两球表面间距离为3r。
今使两球带上等量的异种电荷Q,两球间库仑力的大小为F,那么()A.F=k Q2(5r)2B.F>k Q2(5r)2C.F<k Q2(5r)2D.无法判定答案:B解析:异种电荷相互吸引,则电荷间的距离小于5r,由库仑定律可知F>k Q2(5r)2故选B。
3、某原子电离后其核外只有一个电子,若该电子在核的静电力作用下绕核做匀速圆周运动,那么电子运动()A.半径越小,加速度越小B.半径越小,周期越大C.半径越大,角速度越大D.半径越大,线速度越小答案:D解析:设原子核带电量为q,电子带电量为e,电子在核的静电力作用下绕核做匀速圆周运动A.根据库仑力提供向心力有kqer2=ma可得a =kqe mr 2可知,半径越小,加速度越大,故A 错误;B .根据库仑力提供向心力有kqe r 2=m 4π2T 2r 可得T =√4mπ2r 3kqe 可知,半径越小,周期越小,故B 错误;C .根据库仑力提供向心力有kqe r 2=mω2r 可得ω=√kqe mr 3 可知,半径越大,角速度越小,故C 错误;D .根据库仑力提供向心力有kqe r 2=m v 2r 可得v =√kqe mr 可知,半径越大,线速度越小,故D 正确。
高一物理必修二经典例题
高一物理必修二经典例题高一物理必修2复第一章曲线运动1.曲线运动中速度的方向不断变化,因此曲线运动必定是一个变速运动。
2.物体做曲线运动的条件是当力F与速度V的方向不共线时,速度的方向必定发生变化,物体将做曲线运动。
需要注意两点:第一,曲线运动中的某段时间内的位移方向与某时刻的速度方向不同。
位移方向是由起始位置指向末位置的有向线段。
速度方向则是沿轨迹上该点的切线方向。
第二,曲线运动中的路程和位移的大小一般不同。
3.平抛运动是将物体以某一初速度沿水平方向抛出,不考虑空气阻力,物体所做的运动。
平抛运动的规律是:(1)水平方向上是一个匀速运动(2)竖直方向上是自由落体运动位移公式:x = vt;y = 1/2gt^2.合速度的大小为:v = (v_x^2 +v_y^2)^1/2.速度公式:v_x = v;v_y = gt。
方向,与水平方向的夹角θ为:tanθ = v_y/v_x。
1.关于质点的曲线运动,下列说法中不正确的是B。
变速运动必定是曲线运动。
2.某人骑自行车以4m/s的速度向正东方向行驶,天气预报报告当时是正北风,风速也是4m/s,则骑车人感觉的风速方向和大小是D。
东北风,风速42m/s。
3.有一小船正在渡河,离对岸50m时,已知在下游120m 处有一危险区。
假设河水流速为5m/s,为了使小船不通过危险区而到达对岸,则小船自此时起相对静水速度至少为B。
1.92m/s。
4.在竖直上抛运动中,当物体到达最高点时,A。
速度为零,加速度也为零。
5.如图所示,一架飞机水平地匀速飞行,飞机上每隔1s释放一个铁球,先后共释放4个,若不计空气阻力,则落地前四个铁球在空中的排列情况是:D。
1、2、3、4.6.做平抛运动的物体,每秒的速度增量总是A。
大小相等,方向相同。
7.一小球从某高处以初速度为v被水平抛出,落地时与水平地面夹角为45度,抛出点距地面的高度为XXX。
8、如图所示,以水平初速度为9.8m/s抛出的物体,在飞行一段时间后,垂直地撞在倾角为30°的斜面上。
高中物理 运动学典型例题解析2
积盾市安家阳光实验学校运动学典型例题解析1.竖直上抛运动对称分析:例:一个从地面竖直上抛的物体,它两次经过一个较低点A 的时间间隔为t A ,两次经过一个较高点B 的时间间隔为t B ,则A 、B 之间的距离是( )A .g(t A 2−tB 2)/2 B. g(t A 2−t B 2)/4 C. g(t A 2−t B 2)/8 D. g(t B 2−t A 2)/2解析:由竖直上抛运动的时间对称性可知,从A 点到最高点的时间是t A /2,从B 点到最高点的时间是t B /2,所以从A 点到最高点的距离是:h A =1/2*g (t A /2)2从B 点到最高点的距离是:h B =1/2*g (t B /2)2所以:A 、B 之间的距离是:g(t A 2−t B 2)/82.平抛运动规律的理解和用:例:以10m/s 的水平初速度抛出的物体,飞行一段时间后,垂直地撞在倾角为30°的斜面上,则物体完成这段飞行的时间是( )A. √3/3 sB. 2√3/3 sC. √3 sD. 2 s解析:物体做平抛运动,可以分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动,当物体撞到斜面时,竖直分速度v t =gt ,水平分速度是v 0,合速度与斜面垂直,可知:gt=v 0cot θ,解得t=√3 s例:水平屋顶高H=5m ,墙高h=3.2m ,墙到房子的水平距离L=3m ,墙外马路宽s=10m ,欲使小球从房顶水平飞出落在墙外的马路上,问:小球离开房顶时的速度满足什么条件。
解析:设小球刚好越过墙时,水平初速度是v 1 则:H-h=1/2*gt 12,解得v 1=5m/s ;又设小球越过墙后,刚好落在马路右边,此时球的水平速度是v 2,则:H=1/2*gt 22,解得v 2=13m/s ;由此可知,小球的速度为:5m/s ≤v ≤13m/s 3.自由落体运动和竖直上抛运动的相遇问题:例:在高h 处,小球A 由静止开始自由落下,与此同时在A 正下方地面上以初速度v 0竖直向上抛出另一个小球B 。
高一物理必修2期末复习知识-典型例题
高一物理必修2期末复习知识-典型例题高中物理必修2综合总复习典型例题:1、过河问题例1.小船在200m 的河中横渡,水流速度为2m/s ,船在静水中的航速是4m/s ,求: 1.小船怎样过河时间最短,最短时间是多少? 2.小船怎样过河位移最小,最小位移为多少?解:如右图所示,若用v1表示水速,v2表示船速,则:①过河时间仅由v2的垂直于岸的分量v ⊥决定,即⊥=v dt ,与v1无关,所以当v2⊥岸时,过河所用时间最短,最短时间为2v dt =也与v1无关。
②过河路程由实际运动轨迹的方向决定,当v1<v2时,最短路程为d ; 2、连带运动问题指物拉绳(杆)或绳(杆)拉物问题。
由于高中研究的绳都是不可伸长的,杆都是不可伸长和压缩的,即绳或杆的长度不会改变,所以解题原则是:把物体的实际速度分解为垂直于绳(杆)和平行于绳(杆)两个分量,根据沿绳(杆)方向的分速度大小相同求解。
例2 如图所示,汽车甲以速度v1拉汽车乙前进,乙的速度为v2,甲、乙都在水平面上运动,求v1∶v2解析:甲、乙沿绳的速度分别为v1和v2cos α,两者应该相等,所以有v1∶v2=cos α∶13、平抛运动例3平抛小球的闪光照片如图。
已知方格边长a 和闪光照相的频闪间隔T ,求:v0、g 、vc解析:水平方向:T av 20=竖直方向:22,T a g gT s =∴=?先求C 点的水平分速度vx 和竖直分速度vy ,再求合速度vC :412,25,20Tav T a v T a v v c y x =∴===(2)临界问题典型例题是在排球运动中,为了使从某一位置和某一高度水平扣出的球既不触网、又不出界,扣球速度的取值范围应是多少?例4 已知网高H ,半场长L ,扣球点高h ,扣球点离网水平距离s 、求:水平扣球速度v 的取值范围。
解析:假设运动员用速度vmax 扣球时,球刚好不会出界,用速度vmin 扣球时,球刚好不触网,从图v 2v 1v 1 甲乙α v 1v 2ABCDE中数量关系可得:()h g s L g h s L v 2)(2/max +=+=;)(2)(2/min H h gs g H h s v -=-=实际扣球速度应在这两个值之间。
高中物理必修二典型习题大全含解析
高中物理必修二典型习题大全含解析(总44页)--本页仅作为文档封面,使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--物理必修二典型习题汇编一.选择题(共18小题)1.如图所示,小物体A与圆盘保持相对静止,跟着圆盘一起作匀速圆周运动,则A的受力情况正确的是()A.受重力、支持力B.受重力、支持力和指向圆心的摩擦力C.受重力、支持力、向心力、摩擦力D.向心力、摩擦力2.关于匀速圆周运动,下列说法正确的是()A.由于,所以线速度大的物体的向心加速度大B.匀速圆周运动中物体的周期保持不变C.匀速圆周运动中物体的速度保持不变D.匀速圆周运动中物体的向心加速度保持不变3.如图所示,甲、乙、丙三个轮子依靠摩擦传动,相互之间不打滑,其半径分别为r1、r2、r3.若甲、乙、丙三个轮的角速度依次为ω1、ω2、ω3,则三个轮的角速度大小关系是()A.ω1=ω2=ω3B.ω1>ω2>ω3C.ω1<ω2<ω3D.ω2>ω1>ω34.图中所示为一皮带传动装置,右轮的半径为r,a是它边缘上的一点.左侧是一轮轴,大轮的半径为4r,小轮的半径为2r.b点在小轮上,到小轮中心的距离为r.c点和d点分别位于小轮和大轮的边缘上.若在传动过程中,皮带不打滑.则()A.c点与d点的角速度大小相等B.a点与b点的角速度大小相等C.a点与c点的线速度大小相等D.a点与c点的向心加速度大小相等5.A、B两个质点分别做匀速圆周运动,在相等时间内通过的弧长之比SA:S B =4:3,转过的圆心角之比θA:θB=3:2.则下列说法中正确的是()A.它们的线速度之比vA :vB=4:3B.它们的角速度之比ωA :ωB=2:3C.它们的周期之比TA :TB=3:2D.它们的向心加速度之比aA :aB=3:26.如图所示,小球从倾斜轨道上由静止释放,经平直部分冲上圆弧部分的最高点A时,对圆弧的压力大小为mg,已知圆弧的半径为R,整个轨道光滑.则()A.在最高点A,小球受重力和向心力的作用B.在最高点A,小球的速度为C.在最高点A,小球的向心加速度为gD.小球的释放点比A点高为R7.铁路在弯道处的内外轨道高低是不同的,已知内外轨道对水平面倾角为θ(如图),弯道处的圆弧半径为R,若质量为m的火车转弯时速度小于,则()A.内轨对内侧车轮轮缘有挤压B.这时铁轨对火车的支持力大于C.外轨对外侧车轮轮缘有挤压D.这时铁轨对火车的支持力小于8.如图所示为某行星绕太阳运动的轨迹示意图,其中P、Q两点是椭圆轨迹的两个焦点,若太阳位于图中P点,则关于行星在A、B两点速度的大小关系正确的是()A.vA >vBB.vA<vBC.vA=vBD.无法确定9.2009年5月,航天飞机在完成对哈勃空间望远镜的维修任务后,在A点从圆形轨道Ⅰ进入椭圆轨道Ⅱ,B为轨道Ⅱ上的一点,如图,则下列关于航天飞机的运动,下列说法中正确的有()A.在轨道Ⅱ上经过A的速度小于经过B的速度B.在轨道Ⅱ上经过A的速度大于在轨道Ⅰ上经过A的速度C.在轨道Ⅱ上运动的周期小于在轨道Ⅰ上运动的周期D.在轨道Ⅱ上经过A的加速度小于在轨道Ⅰ上经过A的加速度10.要使两物体间的万有引力减小到原来的,下列办法不可采用的是()A.使两物体的质量各减少一半,距离不变B.使其中一个物体的质量减小到原来的,距离不变C.使两物体间的距离增为原来的2倍,质量不变D.使两物体间的距离和质量都减为原来的11.举世瞩目的“神舟”七号航天飞船的成功发射和顺利返回,显示了我国航天事业取得巨大成就.已知地球的质量为M,引力常量为G,设飞船绕地球做匀速圆周运动的轨道半径为r,则飞船在圆轨道上运行的速率为()A.B.C.D.12.不可回收的航天器在用后,将成为太空垃圾,如图是漂浮在地球附近的太空垃圾示意图,下列说法中正确的是()A.离地越低的太空垃圾运行的向心加速度一定越大B.离地越低的太空垃圾受到的地球的万有引力一定越大C.由公式v=得,离地越高的太空垃圾运行速率越大D.太空垃圾可能跟同一轨道上同向飞行的航于器相撞13.己知地球半径为R,静置于赤道上的物体随地球自转的向心加速度为a;地,引力常量球同步卫星作匀速圆周运动的轨道半径为r,向心加速度大小为a为G,以下结论正确的是()A.地球质量M=B.地球质量C.向心加速度之比D.向心加速度之比14.2016年10月19日,“神舟十一号”飞船与“天宫二号”成功实现交会对接,下列说法正确的是()A.“神舟十一号”先到达“天宫二号”相同的轨道然后加速对接B.“神舟十一号”先到达“天宫二号”相同的轨道然后减速对接C.“神舟十一号”先到达比“天宫二号”的轨道半径大的轨道然后加速对接D.“神舟十一号”先到达比“天宫二号”的轨道半径小的轨道然后加速对接15.一物体置于光滑水平面上,受互相垂直的水平力F1、F2作用,经一段位移,F1做功为6J,F2做功为8J,则F1、F2的合力做功为()A.14J B.10J C.﹣2J D.2J16.设飞机飞行中所受阻力与其速度的平方成正比,若飞机以速度v飞行,其发动机功率为P,则飞机以3v匀速飞行时,其发动机的功率为()A.3P B.9P C.27P D.无法确定17.如图所示,物体在恒定拉力F的作用下沿水平面做匀速直线运动,运动速度为v,拉力F斜向上与水平面夹角为θ,则拉力F的功率可以表示为()A.Fv B.FvcosθC.FvsinθD.18.如图所示,运动员把质量为m的足球从水平地面踢出,足球在空中达到的最大高度为h,在最高点时的速度为 v,不计空气阻力,重力加速度为g,则运动员踢球时对足球做的功为()A.mv2B.mgh C.mgh+mv2 D.mgh+mv2二.计算题(共2小题)19.如图所示一质量m=的小球静止于桌子边缘A点,其右方有底面半径r=的转筒,转筒顶端与A等高,筒底端左侧有一小孔,距顶端h=.开始时A、小孔以=4m/s从A点水平及转筒的竖直轴线处于同一竖直平面内.现使小球以速度υA飞出,同时转筒立刻以某一角速度做匀速转动,最终小球恰好进入小孔.取g=l0m/s2,不计空气阻力.(1)求转筒轴线与A点的距离d;(2)求转筒转动的角速度ω.20.如图为一个半径r=5m的圆盘,绕其圆心O做顺时针匀速转动,当圆盘边缘上的一点A处在如图的位置的时候,在其圆心正上方h=20m的高度处有一小球正在向边缘的A点以一定的初速度水平抛出,小球正好落在A点.求:(不计空气阻力,g取10m/s2)(1)小球的初速度为多少?(2)圆盘的最小角速度为多少?(3)圆盘转动周期的可能值?三.解答题(共10小题)21.如图所示,质量分别为m和M的两个星球A和B在引力作用下都绕O点做匀速圆周运动,星球A和B两者中心之间的距离为L.已知A、B的中心和O三点始终共线,A和B分别在O的两侧,引力常数为G.(1)求两星球做圆周运动的周期;(2)在地月系统中,若忽略其它星球的影响,可以将月球和地球看成上述星球A和B,月球绕其轨道中心运行的周期记为T1.但在近似处理问题时,常常认为月球是绕地心做圆周运动的,这样算得的运行周期记为T2.已知地球和月球的质量分别为×1024 kg和×1022 kg.求T2与T1两者平方之比.(结果保留3位小数)22.假设某天你在一个半径为R的星球上,手拿一只小球从离星球表面高h处无初速释放,测得小球经时间t落地.若忽略星球的自转影响,不计一切阻力,万有引力常量为G.求:(1)该星球的质量M;(2)在该星球上发射卫星的第一宇宙速度大小v.23.两颗卫星在同一轨道平面绕地球做匀速圆周运动,地球半径为R,a卫星离地面的高度等于R,b卫星离地面高度为3R,则:(1)a、b两卫星周期之比Ta :Tb是多少?(2)若某时刻两卫星正好同时通过地面同一点的正上方,则a至少经过多少个周期两卫星相距最远?24.小明从坡顶处以v=6m/s的初速度沿直线坡道骑车到达坡底(此过程可视为匀变速直线运动),测得他到达坡底时的速度为v=10m/s,所用时间t=4s,坡顶与坡底的高度差h=10m,小明和车总质量M=90kg.重力加速度g取10m/s2.(1)小明下坡时的加速度;(2)坡道的长度;(3)此过程中小明和车所受重力做功的平均功率.25.为了研究过山车的原理,某兴趣小组提出了下列设想:取一个与水平方向夹角为37°、长为l=的粗糙倾斜轨道AB,通过水平轨道BC与半径为R=的竖直圆轨道相连,出口为水平轨道DE,整个轨道除 AB 段以外都是光滑的.其中AB=s与BC 轨道以微小圆弧相接,如图所示.一个质量m=1kg小物块以初速度v=s.取g=10m/s2,从A点沿倾斜轨道滑下,小物块到达C点时速度vCsin37°=,cos37°=.(1)求小物块到达C点时对圆轨道压力的大小;(2)求小物块从A到B运动过程中摩擦力所做的功;(3)为了使小物块不离开轨道,并从轨道DE滑出,求竖直圆弧轨道的半径应满足什么条件?26.如图所示,半径R=的光滑半圆环轨道处于竖直平面内,半圆环与粗糙的水=s在水平地面上向平地面相切于圆环的端点A.一质量m=的小球,以初速度v左作加速度a=s2的匀减速直线运动,运动L=后,冲上竖直半圆环,最后小球落在C点.求:(1)物体运动到A点时的速度大小v.A.(2)小球经过B点时对轨道的压力大小FB(3)A、C间的距离d.(取重力加速度g=10m/s2)27.半径为R,内径很小的光滑半圆管竖直放置,质量为m的小球A以一定初速度进入管内,通过最高点C时的速度大小为v,求:(1)A求进入半圆管最低点时的速度v的大小;(2)小球落地点距半圆管最低点的水平距离.28.如图所示,ABC为一细圆管构成的圆轨道,固定在竖直平面内,轨道半径为R(比细圆管的半径大得多),OA水平,OC竖直,最低点为B,最高点为C,细圆管内壁光滑.在A点正上方某位置处有一质量为m的小球(可视为质点)由静止开始下落,刚好进入细圆管内运动.已知细圆管的内径稍大于小球的直径,不计空气阻力.(1)若小球刚好能到达轨道的最高点C,求小球经过最低点B时轨道对小球的支持力大小;(2)若小球从C点水平飞出后恰好能落到A点,求小球刚开始下落时离A点的高度为多大.29.如图所示,AB是半径为R的光滑圆弧轨道.B点的切线在水平方向,且B 点离水平地面高为h,有一物体(可视为质点)从A点静止开始滑下,到达B 点时,对轨道的压力为其所受重力的3倍(重力加速度为g).求:(1)物体运动到B点时的速度;(2)物体到达B点时的加速度a1及刚离开B点时的加速度a2;(3)物体落地点到B点的距离s.30.如图所示,质量m=70kg的运动员以10m/s的速度,从高h=10m的滑雪场A 点沿斜坡自由滑下,一切阻力可忽略不计,以地面为零势能面.求:(1)运动员在A点时的机械能;(2)运动员到达最低点B时的速度大小;(3)若运动员继续沿斜坡向上运动,他能到达的最大高度.(g=10m/s2)物理必修二典型习题汇编参考答案与试题解析一.选择题(共18小题)1.(2017?崇川区校级学业考试)如图所示,小物体A与圆盘保持相对静止,跟着圆盘一起作匀速圆周运动,则A的受力情况正确的是()A.受重力、支持力B.受重力、支持力和指向圆心的摩擦力C.受重力、支持力、向心力、摩擦力D.向心力、摩擦力【分析】向心力是根据效果命名的力,只能由其它力的合力或者分力来充当,不是真实存在的力,不能说物体受到向心力.【解答】解:物体在水平面上,一定受到重力和支持力作用,物体在转动过程中,有背离圆心的运动趋势,因此受到指向圆心的静摩擦力,且静摩擦力提供向心力,故ACD错误,B正确.故选:B.【点评】本题学生很容易错误的认为物体受到向心力作用,要明确向心力的特点,同时受力分析时注意分析力先后顺序,即受力分析步骤.2.(2016?山东模拟)关于匀速圆周运动,下列说法正确的是()A.由于,所以线速度大的物体的向心加速度大B.匀速圆周运动中物体的周期保持不变C.匀速圆周运动中物体的速度保持不变D.匀速圆周运动中物体的向心加速度保持不变【分析】根据匀速圆周运动的特点,不同情况的向心力的公式来逐个分析,在分析时要注意,比较两个量的关系时,必须是在其它量不变的前提下.【解答】解:A、由于,只有当半径r不变的前提下,才有线速度大的物体的向心加速度大,而半径没说是不变的,所以A选项错误.B、既然是匀速圆周运动了,那么物体的速度的大小一定不变,同一个物体的匀速圆周运动,半径当然也是不变的,由T=可知,周期保持不变,所以B选项正确.C、做匀速圆周运动的物体,它的速度的大小是不变的,但速度的方向时刻在变,所以C错误.D、匀速圆周运动中物体的向心加速度,只是向心加速度的大小不变,方向是变化的,应该说是向心加速度的大小保持不变,所以D选项错误.故选:B.【点评】对匀速圆周运动向心力的考查,分析各个量之间的关系,必须是在其它量不变的前提下.3.(2017?青浦区一模)如图所示,甲、乙、丙三个轮子依靠摩擦传动,相互之间不打滑,其半径分别为r1、r2、r3.若甲、乙、丙三个轮的角速度依次为ω1、ω2、ω3,则三个轮的角速度大小关系是()A.ω1=ω2=ω3B.ω1>ω2>ω3C.ω1<ω2<ω3D.ω2>ω1>ω3【分析】甲、乙、丙三个轮子依靠摩擦传动,相互之间不打滑说明线速度相同,根据v=wr解答.【解答】解:由甲、乙、丙三个轮子依靠摩擦传动,相互之间不打滑知三者线速度相同,其半径分别为r1、r2、r3,则有:ω1r1=ω2r2=ω3r3由图可知:r1>r2>r3所以ω1<ω2<ω3故ABD错误,C正确.故选:C【点评】此题考查匀速圆周运动的线速度和角速度的关系式的应用,同时要知道皮带或齿轮连动的角速度相同.4.(2017?福建模拟)图中所示为一皮带传动装置,右轮的半径为r,a是它边缘上的一点.左侧是一轮轴,大轮的半径为4r,小轮的半径为2r.b点在小轮上,到小轮中心的距离为r.c点和d点分别位于小轮和大轮的边缘上.若在传动过程中,皮带不打滑.则()A.c点与d点的角速度大小相等B.a点与b点的角速度大小相等C.a点与c点的线速度大小相等D.a点与c点的向心加速度大小相等【分析】共轴转动的各点角速度相等,靠传送带传动轮子上的点线速度大小相等,根据v=rω,an=rω2=半径各点线速度、角速度和向心加速度的大小.【解答】解:A、共轴转动的各点角速度相等,故b、c、d三点角速度相等,故A正确;B、a、c两点的线速度大小相等,b、c两点的角速度相等,根据v=rω,a的角速度大于c的角速度,则a点的角速度大于b点的角速度,故B错误;C、靠传送带传动轮子上的点线速度大小相等,故a、c两点的线速度大小相等,故C正确;D、a、c两点的线速度大小相等,根据an=,a点的向心加速度大于b点的向心加速度,故D错误;故选:AC.【点评】解决本题的关键知道线速度、角速度、向心加速度与半径的关系,以及知道共轴转动的各点角速度相等,靠传送带传动轮子上的点线速度大小相等.5.(2017?泰州学业考试)A、B两个质点分别做匀速圆周运动,在相等时间内通过的弧长之比SA :SB=4:3,转过的圆心角之比θA:θB=3:2.则下列说法中正确的是()A.它们的线速度之比vA :vB=4:3B.它们的角速度之比ωA :ωB=2:3C.它们的周期之比TA :TB=3:2D.它们的向心加速度之比aA :aB=3:2【分析】根据公式v=求解线速度之比,根据公式ω=求解角速度之比,根据公式T=求周期之比,根据an=ωv,即可求解加速度之比.【解答】解:A、B两质点分别做匀速圆周运动,若在相等时间内它们通过的弧长之比为SA :SB=4:3,根据公式公式v=,线速度之比为vA:vB=4:3,故A正确;B、通过的圆心角之比φA :φB=3:2,根据公式ω=,角速度之比为3:2,故B错误;C、由根据公式T=,周期之比为TA :TB=2:3;故C错误;D、根据an =ωv,可知aA:aB=2:1,故D错误;故选:A.【点评】本题关键是记住线速度、角速度、周期和向心加速度的公式,根据公式列式分析,基础题.6.(2017?徐州学业考试)如图所示,小球从倾斜轨道上由静止释放,经平直部分冲上圆弧部分的最高点A时,对圆弧的压力大小为mg,已知圆弧的半径为R,整个轨道光滑.则()A.在最高点A,小球受重力和向心力的作用B.在最高点A,小球的速度为C.在最高点A,小球的向心加速度为gD.小球的释放点比A点高为R【分析】小球在最高点受到重力,轨道对球的压力,两个力的合力提供向心力,根据向心力公式求出小球的速度,根据向心力公式求出加速度.根据动能定理求得高度差【解答】解:A、小球在最高点受到重力,轨道对球的压力,两个力的合力提供向心力,故A错误;C、在最高点,根据向心力公式得:mg+F=m,F=mg,联立解得:a=2g,v=,故BC错误,nD、从释放点到最高点,根据动能定理可知,解得h=R,故D正确.故选:D【点评】解决本题的关键知道在最高点,小球所受的合力提供向心力,受力分析时不能分析向心力,难度不大,属于基础题.7.(2011春?市中区校级期末)铁路在弯道处的内外轨道高低是不同的,已知内外轨道对水平面倾角为θ(如图),弯道处的圆弧半径为R,若质量为m的火车转弯时速度小于,则()A.内轨对内侧车轮轮缘有挤压B.这时铁轨对火车的支持力大于C.外轨对外侧车轮轮缘有挤压D.这时铁轨对火车的支持力小于【分析】火车在弯道处拐弯时火车的重力和轨道对火车的支持力的合力做为转弯需要的向心力,当合力恰好等于需要的向心力时,火车对内外轨道都没有力的作用,速度增加,就要对外轨挤压,速度减小就要对内轨挤压.【解答】解:火车的重力和轨道对火车的支持力的合力恰好等于需要的向心力时,此时火车的速度正好是,当火车火车转弯的速度小于时,需要的向心力减小,而重力与支持力的合力不变,所以合力大于了需要的向心力,内轨就要对火车产生一个向外的力来抵消多余的力,所以此时内轨对内侧车轮轮缘有挤压,A正确,C错误.由于内轨对火车的作用力沿着轨道平面向上,可以把这个力分解为水平和竖直向上两个分力,由于竖直向上的分力的作用,使支持力变小,所以D正确,B 错误.故选A、D.【点评】火车转弯主要是分析清楚向心力的来源,再根据速度的变化,可以知道对内轨还是对外轨由作用力.8.(2016?怀化学业考试)如图所示为某行星绕太阳运动的轨迹示意图,其中P、Q两点是椭圆轨迹的两个焦点,若太阳位于图中P点,则关于行星在A、B 两点速度的大小关系正确的是()A.vA >vBB.vA<vBC.vA=vBD.无法确定【分析】开普勒第二定律的内容,对任意一个行星来说,它与太阳的连线在相等时间内扫过相等的面积.如图所示,行星沿着椭圆轨道运行,太阳位于椭圆的一个焦点上.如果时间间隔相等,即t2﹣t1=t4﹣t3,那么面积A=面积B由此可知行星在远日点B的速率最小,在近日点A的速率最大.【解答】解:根据开普勒第二定律,也称面积定律:在相等时间内,太阳和运动着的行星的连线所扫过的面积都是相等的.由扇形面积S=lr知半径长的对应的弧长短,由v=知行星离太阳较远时速率小,较近时速率大.即行星在近日点的速率大,远日点的速率小.故A正确,BCD错误故选;A【点评】考查了开普勒第二定律,再结合时间相等,面积相等,对应弧长求出平均速度.此题难度不大,属于基础题9.(2016?河南一模)2009年5月,航天飞机在完成对哈勃空间望远镜的维修任务后,在A点从圆形轨道Ⅰ进入椭圆轨道Ⅱ,B为轨道Ⅱ上的一点,如图,则下列关于航天飞机的运动,下列说法中正确的有()A.在轨道Ⅱ上经过A的速度小于经过B的速度B.在轨道Ⅱ上经过A的速度大于在轨道Ⅰ上经过A的速度C.在轨道Ⅱ上运动的周期小于在轨道Ⅰ上运动的周期D.在轨道Ⅱ上经过A的加速度小于在轨道Ⅰ上经过A的加速度【分析】航天飞机在在轨道Ⅱ上由A运动到B,万有引力做正功,动能增大即可比较出A、B的速度;比较加速度只要比较所受的合力(即万有引力);从轨道I上的A点进入轨道Ⅱ,需要减速,使得在该点万有引力大于所需的向心力做近心运动.【解答】解:A、根据开普勒定律可知,卫星在近地点的速度大于在远地点的速度,故A正确;B、由Ⅰ轨道变到Ⅱ轨道要减速,所以B错误;C、由开普勒第三定律可知,=k,R2<R1,所以T2<T1,故C正确;D、根据a=,在A点时加速度相等,故D错误.故选:AC.【点评】解决本题的关键理解航天飞机绕地球运动的规律.要注意向心力是物体做圆周运动所需要的力,比较加速度,应比较物体实际所受到的力,即万有引力.10.(2016?辽宁)要使两物体间的万有引力减小到原来的,下列办法不可采用的是()A.使两物体的质量各减少一半,距离不变B.使其中一个物体的质量减小到原来的,距离不变C.使两物体间的距离增为原来的2倍,质量不变D.使两物体间的距离和质量都减为原来的【分析】根据万有引力定律F=G,运用比例法,选择符合题意要求的选项.【解答】解:A、使两物体的质量各减小一半,距离不变,根据万有引力定律F=G,可知,万有引力变为原来的,符合题意.B、使其中一个物体的质量减小到原来的,距离不变,根据万有引力定律F=G,可知,万有引力变为原来的,符合题意.C、使两物体间的距离增为原来的2倍,质量不变,根据万有引力定律F=G,可知,万有引力变为原来的,符合题意.D、使两物体间的距离和质量都减为原来的,根据万有引力定律F=G,可知,万有引力与原来相等,不符合题意.本题选择不符合,故选D【点评】本题考查应用比例法理解万有引力定律的能力,要综合考虑质量乘积与距离平方和引力的关系.11.(2017?广陵区校级学业考试)举世瞩目的“神舟”七号航天飞船的成功发射和顺利返回,显示了我国航天事业取得巨大成就.已知地球的质量为M,引力常量为G,设飞船绕地球做匀速圆周运动的轨道半径为r,则飞船在圆轨道上运行的速率为()A.B.C.D.【分析】研究飞船绕地球做匀速圆周运动,根据万有引力提供向心力,列出等式.根据等式表示出飞船在圆轨道上运行的速率.【解答】解:研究飞船绕地球做匀速圆周运动,根据万有引力提供向心力,列出等式:=m解得:v=故选A.【点评】向心力的公式选取要根据题目提供的已知物理量或所求解的物理量选取应用.12.(2017?连云港学业考试)不可回收的航天器在用后,将成为太空垃圾,如图是漂浮在地球附近的太空垃圾示意图,下列说法中正确的是()A.离地越低的太空垃圾运行的向心加速度一定越大B.离地越低的太空垃圾受到的地球的万有引力一定越大C.由公式v=得,离地越高的太空垃圾运行速率越大D.太空垃圾可能跟同一轨道上同向飞行的航于器相撞【分析】太空垃圾绕地球做匀速圆周运动,靠地球的万有引力提供向心力,进入大气层后,受空气阻力,速度减小,万有引力大于所需要的向心力,做向心运动【解答】解:根据万有引力提供向心力,有得向心加速度线速度AC、可知离地越低的太空垃圾,r越小,向心加速度a越大;离地越高的太空垃圾,r越大,v越小,故A正确,C错误;B、根据万有引力公式,因为太空垃圾质量未知,所以离地越低的太空垃圾受到的万有引力不一定大,故B错误;D、根据线速度公式,在同一轨道上的航天器与太空垃圾线速度相同,如果它们绕地球飞行的运转方向相同,它们不会碰撞,故D错误;故选:A【点评】解决本题的关键知道万有引力等于所需要的向心力,做圆周运动.当万有引力大于所需要的向心力,做近心运动13.(2017?浙江模拟)己知地球半径为R,静置于赤道上的物体随地球自转的向心加速度为a;地球同步卫星作匀速圆周运动的轨道半径为r,向心加速度大小为a,引力常量为G,以下结论正确的是()A.地球质量M=B.地球质量。
高中物理经典:牛顿第二定律 经典例题
牛顿第二定律授课内容:例题1、一个空心小球从距离地面16m的高处由静止开始落下,经2s小球落地,已知球的质量为0.4kg,求它下落过程中所受空气阻力多大?(g=10m/s2)例题2、质量为10kg的物体放在水平面上,物体与水平面间的动摩擦因数为0.2,如果用大小40N,方向斜向上与水平方向的夹角为37°的恒力作用,使物体沿水平面向右运动,求(1)物体运动的加速度大小;(2)若物体由静止开始运动,需要多长时间速度达到8.4m/s,物体的位移多大?例题3、如图所示,质量为m=10kg的物体在水平面上向左运动,物体与水平面之间的动摩擦因数为0.2,与此同时,物体受到一个水平向右的推力F=20N的作用,则物体产生的加速度为: ( )A. 0B. 4m/s2 , 水平向右C. 2m/s2 , 水平向左D. 2m/s2 , 水平向右例题4、一根质量不计的弹簧上端固定,下端挂一重物,平衡时弹簧伸长了4㎝。
再将重物向下拉1㎝,然后放手,则在刚释放瞬间,重物的重力加速度和速度的情况是()A、a=g/4向上,v=0;B、a=g/4向上,v向上;C、a=g向上,v向上;D、a=5g/4向上,v=0。
例题5、一木块在倾角为37°的斜面上, g=10m/s2。
(1)若斜面光滑,求木块下滑时加速度大小;(2)若斜面粗糙,木块与斜面间的动摩擦因数为0.2,则当木块以某一初速度下滑时,其加速度的大小;(3)若斜面粗糙,木块与斜面间的动摩擦因数为0.2,则当木块以某一初速度上滑时,其加速度的大小。
(4)若斜面粗糙,木块与斜面间的动摩擦因数为0.2,木块质量为3Kg,木块受到沿斜面向上的大小为25.8N的推力作用,则木块由静止开始运动的加速度大小为多少?知识的力量Tel:页眉页脚双击鼠标左键删除。
人教版高中物理必修二万有引力与宇宙航行典型例题
(每日一练)人教版高中物理必修二万有引力与宇宙航行典型例题单选题1、2021年5月15日“天问一号”探测器成功在火星软着陆,“祝融号”火星车开始开展巡视探测等工作。
我国成为世界上第一个首次探测火星就实现“绕、落、巡”三项任务的国家。
已知火星的直径约为地球的50%,质量约为地球的10%,请通过估算判断以下说法正确的是()A.火星表面的重力加速度小于9.8m/s2B.“祝融号”火星车在火星表面所受重力大于在地球表面所受重力C.探测器在火星表面附近的环绕速度大于7.9km/sD.火星的第一宇宙速度等于地球的第一宇宙速度答案:A解析:AB.探测器在星球表面受到重力等于万有引力mg=GMm R2解得星球表面重力加速度g=GM R2已知火星的直径约为地球的50%,质量约为地球的10%,地球的重力加速度g 地=9.8m/s 2则火星表面的重力加速度g 火=0.10.52g 地<9.8m/s 2 可得“祝融号”火星车在火星表面所受重力小于在地球表面所受重力,故A 正确,B 错误;CD .探测器在星球表面,绕星球做匀速圆周运动,万有引力提供向心力GMm R 2=m v 2R得第一宇宙速度v =√GM R探测器在地球表面飞行的速度即第一宇宙速度为7.9km/s ,则探测器在火星表面附近的环绕速度即火星表面的第一宇宙速度为v 火=√0.10.5×7.9km/s <7.9km/s 故CD 错误。
故选A 。
2、宇宙中,两颗靠得比较近的恒星,只受到彼此之间的万有引力作用互相绕转,称之为双星系统。
设某双星系统绕其连线上的O 点做匀速圆周运动,如图所示。
若AO <OB ,则( )A.星球A的向心力大于B的向心力B.星球A的线速度大于B的线速度C.星球A的质量小于B的质量D.双星的总质量一定,双星之间的距离越大,其转动周期越大答案:D解析:A.两星做圆周运动的向心力都由两星之间的万有引力来提供,则星球A的向心力等于B的向心力,选项A错误;B.两星做圆周运动的角速度相等,根据v=ωr可知,星球A的线速度小于B的线速度,选项B错误;C.根据G m1m2L2=m14π2T2r1=m24π2T2r2可知m1r1=m2r2因r1<r2则星球A的质量大于B的质量,选项C错误;D.根据G m1m2L2=m14π2T2r1=m24π2T2r2可得T=2π√L3G(m1+m2)则双星的总质量一定,双星之间的距离越大,其转动周期越大,选项D正确。
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高中物理典型例题集锦(二)13、如图12-1所示,有两块大小不同的圆形薄板(厚度不计),质量分别为M 和m ,半径分别为R 和r ,两板之间用一根长为0.4m 的轻绳相连结。
开始时,两板水平放置并叠合在一起,静止于高度为0.2m 处。
然后自由下落到一固定支架C 上,支架上有一半径为R‘(r<R’<R)的圆孔,圆孔与两薄板中心均在圆板中心轴线上,木板与支架发生没有机械能损失的碰撞。
碰撞后,两板即分离,直到轻绳绷紧。
在轻绳绷紧的瞬间,两物体具有共同速度V ,如图12-2所示。
求:(1)若M=m ,则V 值为多大 (2)若M/m=K ,试讨论 V 的方向与K 值间的关系。
分析与解:开始 M 与m 自由下落,机械能守恒。
M 与支架C 碰撞后,M 以原速率返回,向上做匀减速运动。
m向下做匀加速运动。
在绳绷紧瞬间,内力(绳拉力)很大,可忽略重力,认为在竖直方向上M 与m 系统动量守恒。
(1)据机械能守恒:(M+m)gh=(M+m)V 02 所以,V 0==2m/s M 碰撞支架后以Vo 返回作竖直上抛运动,m 自由下落做匀加速运动。
在绳绷紧瞬间,M 速度为V 1,上升高度为h 1,m 的速度为V 2,下落高度为h 2。
则:h 1+h 2=0.4m ,h 1=V 0t-gt 2,h 2=V 0t+gt 2,而h 1+h 2=2V 0t , 故:所以:V 1=V 0-gt=2-10×0.1=1m/s V 2=V 0+gt=2+10×0.1=3m/s根据动量守恒,取向下为正方向,mV 2-MV 1=(M+m)V ,所以那么当m=M 时,V=1m/s ;当M/m=K 时,V=。
讨论:①K<3时,V >0,两板速度方向向下。
图12-1图12-2②K>3时,V<0,两板速度方向向上。
③K=3时,V=0,两板瞬时速度为零,接着再自由下落。
14、如图13-1所示,物体A从高h的P处沿光滑曲面从静止开始下滑,物体B用长为L的细绳竖直悬挂在O点且刚和平面上Q点接触。
已知mA=mB,高h及S(平面部分长)。
若A和B碰撞时无能量损失。
(1)若L≤h/4,碰后A、B各将做什么运动?(2)若L=h,且A 与平面的动摩擦因数为μ,A、B可能碰撞几次?A最终在何处?分析与解:当水平部分没有摩擦时,A球下滑到未碰B球前能量守恒,与B碰撞因无能量损失,而且质量相等,由动量守恒和能量守恒可得两球交换速度。
A 停在Q处,B碰后可能做摆动,也可能图13-1饶 O点在竖直平面内做圆周运动。
如果做摆动,则经一段时间,B反向与A相碰,使A又回到原来高度,B停在Q处,以后重复以上过程,如此继续下去,若B做圆周运动,B逆时针以O为圆心转一周后与A相碰,B停在Q处,A 向右做匀速运动。
由此分析,我们可得本题的解如下:(1)A与B碰撞前A的速度:mgh=mV A2,V A =因为m A=m B,碰撞无能量损失,两球交换速度,得:V A’=0,V B’=V A =设B球到最高点的速度为Vc,B做圆周运动的临界条件:m B g=m B V2/L [1]又因m B V B‘2=m B V2+m B g2L [2]将[1]式及V B ’=代入[2]式得:L=2h/5即L≤2h/5时,A、B碰后B才可能做圆周运动。
而题意为L=h/4<2h/5,故A与B碰后,B必做圆周运动。
因此(1)的解为:A与B碰后A停在Q处,B做圆周运动,经一周后,B再次与A相碰,B停在Q处,A 向右以速度做匀速直线运动。
(2)由上面分析可知,当L=h时,A与B碰后,B只做摆动,因水平面粗糙,所以A在来回运动过程中动能要损失。
设碰撞次数为n,由动能定理可得:m A gh-n μm A gS=0 所以n=h/μS讨论:若n 为非整数时,相碰次数应凑足整数数目。
如n=1.2,则碰撞次数为两次。
当n 为奇数时,相碰次数为(n-1)次。
如n=3,则相碰次数为两次,且A 球刚到达Q 处将碰B 而又未碰B ;当n 为偶数时,相碰次数就是该偶数的数值,如n=4,则相碰次数为四次。
球将停在距B 球S 处的C 点。
A 球停留位置如图13-2所示。
15、如图14-1所示,长为L ,质量为m 1的物块A 置于光滑水平面上,在A 的水平上表面左端放一质量为m 2的物体B ,B 与A 的动摩擦因数为μ。
A和B 一起以相同的速度V 向右运动,在A 与竖直墙壁碰撞过程中无机械能损失,要使B 一直不从A 上掉下来,V 必须满足什么条件?(用m 1、m 2,L 及μ表示)分析与解:A 与墙壁发生无机械能损失的碰撞后,A 以大小为V 的速度向左运动,B 仍以原速度V 向右运动,以后的运动过程有三种可能:(1)若m 1>m 2,则m 1和m 2最后以某一共同速度向左运动;(2)若m 1=m 2,则A 、B 最后都停止在水平面上,但不再和墙壁发生第二次碰撞;(3)若m 1<m 2,则A 将多次和墙壁碰撞,最后停在靠近墙壁处。
若m 1>m 2时,碰撞后系统的总动量方向向左,大小为:P=m 1V-m 2V设它们相对静止时的共同速度为V’,据动量守恒定律, 有:m 1V-m 2V=(m 1+m 2)V’ 所以V’=(m 1-m 2)V/(m 1+m 2)若相对静止时B 正好在A 的右端,则系统机械能损失应为μm 2gL , 图13-2图14-1则据能量守恒:m1V2+m2V2-(m1+m2)(m1-m2)2V2/(m1+m2)2=μm2gL解得:V=若m1=m2时,碰撞后系统的总动量为零,最后都静止在水平面上,设静止时A在B的右端,则有:m1V2+m2V2=μm2gL解得:V=若m1<m2时,则A和墙壁能发生多次碰撞,每次碰撞后总动量方向都向右,设最后A静止在靠近墙壁处时,B静止在A的右端,同理有:m1V2+m2V2=μm2gL解得:V=故:若m1>m2,V必须小于或等于若m1≤m2,V必须小于或等于注意:本题中,由于m1和m2的大小关系没有确定,在解题时必须对可能发生的物理过程进行讨论,分别得出不同的结果。
16、在光滑的水平桌面上有一长L=2米的木板C,它的两端各有一块档板,C的质量m C=5千克,在C的正中央并排放着两个可视为质点的滑块A和B,质量分别为m A=1千克,m B=4千克。
开始时,A、B、C都处于静止,并且A、B间夹有少量塑胶炸药,如图15-1所示。
炸药爆炸使滑块A以6米/秒的速度水平向左滑动,如果A、B与C间的摩擦可忽略,两滑块中任一块与档板碰撞后都与挡板结合成一体,爆炸和碰撞所需时间都可忽略。
问:(1)当两滑块都与档板相碰撞后,板C的速度多大?(2)到两个滑块都与档板碰撞为止,板的位移大小和方向如何?分析与解:(1)设向左的方向为正方向。
炸药爆炸前后A和B 组成的系统水平方向动量守恒。
设B 获得的速度为m A ,则m A V A +m B V B =0,所以:V B =-m A V A /m B =-1.5米/秒对A 、B 、C 组成的系统,开始时都静止,所以系统的初动量为零,因此当A 和B 都与档板相撞并结合成一体时,它们必静止,所以C 板的速度为零。
(2)以炸药爆炸到A 与C 相碰撞经历的时间:t 1=(L/2)/V A =1/6秒,在这段时间里B 的位移为:S B =V B t 1=1.5×1/6=0.25米,设A 与C 相撞后C 的速度为V C ,A 和C 组成的系统水平方向动量守恒:m A V A =(m A +m C )V C , 所以V C =m A V A /(m A +m C )=1×6/(1+5)=1米/秒B 相对于C 的速度为: V BC =V B -V C =(-1.5)-(+1)=-2.5米/秒因此B 还要经历时间t 2才与C 相撞:t 2==(1-0.25)/2.5=0.3秒,故C 的位移为:S C =V C t 2=1×0.3=0.3米,方向向左,如图15-2所示。
17、如图16-1所示,一个连同装备总质量为M=100千克的宇航员,在距离飞船为S=45米与飞船处于相地静止状态。
宇航员背着装有质量为m 0=0.5千克氧气的贮氧筒,可以将氧气以V=50米/秒的速度从喷咀喷出。
为了安全返回飞船,必须向返回的相反方向喷出适量的氧,同时保留一部分氧供途中呼吸,且宇航员的耗氧率为 R=2.5×10-4千克/秒。
试计算:(1)喷氧量应控制在什么范围? 返回所需的最长和最短时间是多少? 图15-1图15-2(2)为了使总耗氧量最低,应一次喷出多少氧? 返回时间又是多少?分析与解:一般飞船沿椭圆轨道运动,不是惯性参照系。
但是在一段很短的圆弧上,可以认为飞船作匀速直线运动,是惯性参照16-1图系。
(1)设有质量为m的氧气,以速度v相对喷咀,即宇航员喷出,且宇航员获得相对于飞船为V的速度,据动量守恒定律:mv-MV=0则宇航员返回飞船所需的时间为:t=S/V=MS/mv而安全返回的临界条件为:m+Rt=m0,以t=MS/mv代入上式,得:m2v-m0vm+RMS=0,m=把m0、v、R、M、S代入上式可得允许的最大和最小喷氧量为:m max=0.45千克,m min=0.05千克。
返回的最短和最长时间为:t min ==200秒,t max ==1800秒(2)返回飞船的总耗氧量可表示为:△M=m+Rt=(MS/vt)+Rt因为MS/vt与Rt之积为常量,且当两数相等时其和最小,即总耗氧量最低,据:MS/vt=Rt,所以相应返回时间为:t==600秒相应的喷氧量应为:m=Rt=0.15千克。
想一想:还有什么方法可求出这时的喷氧量?(m=MS/vt=0.15千克)18.如图17-1所示,A、B是静止在水平地面上完全相同的两块长木板.A的左端和B的右端相接触.两板的质量皆为M=2.0kg,长度皆为L=1.0m.C是质量为m=1.0kg的小物块.现给它一初速度v0=2.0m/s,使它从板B的左端向右滑动.已知地面是光滑的,而C与板A、B之间的动摩擦因数皆为μ=0.10.求最后A、B、C各以多大的速度做匀速运动.取重力加速度g=10m/s2.参考解答先假设小物块C在木板B上移动x距离后,停在B上.这时A、B、C三者的速度相等,设为v,由动量守恒得mv0=(m+2M)v,①在此过程中,木板B的位移为s,小物块C的位移为s+x.由功能关系得-μmg(s+x)=(1/2)mv2-(1/2)mv02,μmgs=2Mv2/2,则-μmgx=(1/2)(m+2M)v2-(1/2)mv02,②由①、②式,得x=[mv02/(2M+m)μg],③代入数值得x=1.6m.④x比B板的长度大.这说明小物块C不会停在B板上,而要滑到A板上.设C刚滑到A板上的速度为v1,此时A、B板的速度为v2,则由动量守恒得mv0=mv1+2Mv2,⑤由功能关系,得(1/2)mv02-(1/2)mv12-2×(1/2)mv22=μmgL,以题给数据代入,得由v1必是正值,故合理的解是当滑到A之后,B即以v2=0.155m/s做匀速运动,而C是以v1=1.38m/s的初速在A上向右运动.设在A上移动了y距离后停止在A上,此时C和A的速度为v3,由动量守恒得Mv2+mv1=(m+M)v3,解得v3=0.563m/s.由功能关系得1/2)mv12+(1/2)mv22-(1/2)(m+M)v32=μmgy,解得y=0.50m.y比A板的长度小,所以小物块C确实是停在A板上.最后A、B、C的速度分别为vA=v3=0.563m/s,vB=v2=0.155m/s,vC=vA=0.563m/s.评分标准本题的题型是常见的碰撞类型,考查的知识点涉及动量守恒定律与动能关系或动力学和运动学等重点知识的综合,能较好地考查学生对这些重点知识的掌握和灵活运动的熟练程度.题给数据的设置不够合理,使运算较复杂,影响了学生的得分.从评分标准中可以看出,论证占的分值超过本题分值的50%,足见对论证的重视.而大部分学生在解题时恰恰不注重这一点,平时解题时不规范,运算能力差等,都是本题失分的主要原因.解法探析本题参考答案中的解法较复杂,特别是论证部分,①、②两式之间的两个方程可以省略.下面给出两种较为简捷的论证和解题方法.解法一从动量守恒与功能关系直接论证求解.设C刚滑到A板上的速度为v1,此时A、B板的速度为v2,则由动量守恒,得mv0=mv1+2Mv2,以系统为对象,由功能关系,得1/2)mv02-(1/2)mv12-2×(1/2)mv22=μmgL,由于v1只能取正值,以题给数据代入得到合理的解为由于小物块C的速度v1大于A、B板的速度v2,这说明小物块C不会停在B板上.以上过程既是解题的必要部分,又作了论证,比参考答案中的解法简捷.后面部分与参考答案相同,不再缀述.解法二从相对运动论证,用动量守恒与功能关系求解.以地面为参照系,小物块C在A、B上运动的加速度为aC=μg=1m/s2,A、B整体的加速度为aAB=μmg/2M=0.25m/s2,C相对A、B的加速度a=aC+aA2.假设A、B一体运动,以A、B整体为参照物,当C滑至与整体相对静B=1.25m/s止时,根据运动学公式,有v02=2as,解得s=v02/2a=1.6m>L.说明小物块C不会停在B板上.上述可以看出,从相对运动的角度论证较为简捷,运算也较为简单.论证后的解法与参考答案相同.试题拓展1.若长木板个数不变,当小物块的初速度满足什么条件时,A、B、C三物体最终的速度相同?2.若长木板个数不变,当小物块的初速度满足什么条件时,小物块能从两长木板上滑过去?3.若小物块的初速度不变,将相同的长木板数增加到三个,最终小物块停在木板上的什么位置,各物体的运动速度分别为多少?4.若其它条件不变,长木板与地面间的动摩擦因数为μ′,并且满足μ′(M+m)g<μmg<μ′(2M+m)g,试分析有怎样的情况发生?5.分析子弹打击在光滑水平面上的两相同木块问题,找出它与本题的异同,归纳解法.19.如图18-1,劲度系数为k 的轻质弹簧一端固定在墙上,另一端和质量为M 的容器连接,容器放在光滑水平的地面上,当容器位于O 点时弹簧为自然长度,在O 点正上方有一滴管,容器每通过O 点一次,就有质量为m 的一个液滴落入容器,开始时弹簧压缩,然后撒去外力使容器围绕O 点往复运动,求:(1)容器中落入n 个液滴到落入(n+1)个液滴的时间间隔;(2)容器中落入n 个液滴后,容器偏离O 点的最大位移。