人教版高中物理必修二高一物理动能定理机械能守恒检测(计算题).doc
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高中物理学习材料
高一物理动能定理机械能守恒检测(计算题)
1.“绿色奥运”是2008年北京奥运会的三大理念之一,奥委组决定在各比赛场馆适用新型节能环保电动车,届时奥运会500名志愿者将担任司机,负责接送比赛选手和运输器材。
在检测某款电动车性能的某次试验中,质量为8×102kg 的电动车由静止开始沿平直公路行
驶,达到的最大速度为15m/s,利用传感器测得此过程中不同的时刻电动车的牵引力F 与对应的速度v ,并描绘出F —1/v 图像(图中AB 、BO 均为直线)。假设电动车在行驶中所受的阻力恒定,求: (1)根据图线ABC ,判断该环保电动车做什么 运动并计算环保电动车的额定功率 (2)此过程中环保电动车做匀加速直线运动的
加速度大小
(3)环保电动车由静止开始运动,经过多长时间 速度达到2m/s?
2.如图所示,粗糙的斜面通过一段极小的圆弧与光滑的半圆 轨道在B 点相连,整个轨道在竖直平面内,且C 点的切线水平。 现有一个质量为m 且可视为质点的小滑块,从斜面上的A 点由 静止开始下滑,并从半圆轨道的最高点C 飞出。已知半圆轨道的 半径R=1m, A 点到水平底面的高度h=5m, 斜面的倾角θ=450,滑块 与斜面间的动摩擦因数μ=0.5, 空气阻力不计,求小滑块在斜面上的 落点离水平面的高度。(g=10m/s 2)
3.在光滑的水平面有一个静止的物体。现以水平恒力甲推这一物体,作用一段时间后,换成相反方向的水平恒力乙推这一物体,当恒力乙作用时间与恒力甲作用时间相同时,物体恰好回到原处,此时物体的动能为32J 。则在整个过程中,恒力甲、乙对物体做的功分别是多少?
4.从倾角为θ的斜面上,水平抛出一个小球,小球的初动能为E K0,
如图所示,求小球落到斜面上的动能E K 。
5.一物体从斜面底端以初动能E 滑向斜面,返回到斜面底端的速度大小为V ,克服摩擦力做的功为2E ,若物块以初动能2E 滑向斜面,则( ) A.返回斜面底端时的动能为E B.返回斜面底端时的动能为
23E C.返回斜面底端时的速度大小是2V D.返回斜面底端时的速度大小为v 2
6.如图所示,位于竖直平面内的光滑圆轨道,由一段斜的直轨道
与之相切的圆形轨道连接而成,圆形轨道的半径为R 。一个质
量为m 的小物块从斜轨道上某处由静止开始下滑,然后沿圆形 F / N
C B A 151 2000 400 V 1/s.m -1 O C O · y R A H θ x
C h m R
轨道运动。要求物块能通过圆形轨道的最高点,且在该最高点
与轨道间的压力不能超过5mg (g 为重力加速度)。求物块初始
位置相对于圆形轨道底部的高度h 的取值范围。
7.一种叫做“蹦极”的现代运动,可以用下面的实验来进行模拟,
如图所示,在桌边安一个支架,在支架横臂的端点系上一根橡皮
绳,其重力可不计,劲度系数为k ,橡皮绳的弹力与其伸长的长
度成正比。橡皮绳另一端系一个质量为m 的小球,使小球从支架
横臂高处由静止下落,小球落到最低点时,便又被橡皮绳拉回然后
再落下······已知橡皮绳的弹性势能22
1KX E P =,式中k 为劲度 系数,x 为橡皮绳的伸长量或压缩量。若小球下落的最大高度是L ,
试求橡皮绳的自然长度? 8.一个质量m=0.2kg 的小球系与轻质弹簧的一端,且套在光滑竖直的 圆环上,弹簧的上端固定于环的最高点A ,环的半径R=0.5m,弹簧的 原长L 0=0.5m,劲度系数为4.8N/m ,如图所示,若小球从图中所示的 位置B 点由静止开始滑动到最低点C 时,弹簧的弹性势能E P 弹=0.6J 。
求:小球到C 点的速度v c 的大小。
9.如图所示,倾角为θ的光滑斜面上方有两个质量均为m 的小球A 、B
的轻杆相连,下面的B 求离斜面底端的高度为h ,两球从静止开始滑下斜面后进入光滑平面(不计与地面碰撞时的机械能损失)求: (1)两球在光滑平面上运动时的速度 (2)在这过程中杆对A 求所做的功
(3)试分析在哪个过程杆对小球A 做功了 10.如图所示,水平轨道AB 与放置在竖直平面内的1/4
圆弧轨道相连,圆弧轨道B 端的切线沿水平方向。一个质量 m=1.0kg 的滑块(可视为质点),在水平恒力F=5.0N 的
作用下,从A 点由静止开始运动,已知A 、B 之间的距离 S=5.5m,滑块与水平轨道间的动摩擦因数μ=0.10,圆弧轨
道的半径R=0.30m ,取g=10m/s 2。
(1)求当滑块运动的位移为2.0m 时的速度大小;
(2)当滑块运动的位移为2.0m 时撤去力F ,求滑块通过B 点时对圆弧轨道的压力大小;
(3)滑块运动运动的位移为2.0m 时撤去力F 后,若滑块恰好能上升到圆弧的最高点,求
在圆弧轨道上滑块克服摩擦力所做的功。
答案
1.(1)AB 段匀加速,BC 段做加速度减小的加速
C 点,车速达到最大,有C FV P =0 (1)
F=f (2)
由(1)(2)得P 0=Fv C =400×15w=6×103w
(2)对AB 段由牛顿第二定律有
F-f=ma (3)
得出a=2m/s
2 (3)B 点的速度V B =P 0/F=3m/s (4)
因此当车速为2m/s 时车在做匀加速 C C
故由V=at,得
t=1s (5)
2. 由动能定理
02
1)2(2-=--c mv mgh R h mg μ······································(1) 由平抛得
X=V c t (2)
Y=1/2gt 2 (3)
几何关系得
H=X ·································································(4) Y+H=2R ·····························································(5) 由(1)(2)(3)(4)(5)得m H )51(+-=
3.设力甲作用时,物体的末速度为V 1,力乙作用时,物体的末速度为V 2
且两段位移大小相等为S ,时间相等,因此由平均速度公式(设V 1的方向为正方向) 力甲作用时:t V S •+=
2
01 ··········································(1) 力乙作用时:t V V S •-=-221 ·······································(2) 由(1)(2)得
V 2=2V 1 (3)
对两过程分别用动能定理有 02
121-=mv W 甲 ··································(4) 21222121mv mv W -=
乙·······································(5) 而222
1mv =32J ··············································(6) 由(3)(4)(5)(6)得W 甲=8J W 乙=24J
4.由动能定理mgy=E K - E K0 (1)
x=v 0t (2)
y=1/2gt 2 (3)
tan θ=y/x (4)
由(1)(2)(3)(4)得E K = E K0(1+4tan 2θ) (5)
5.AD
6.由机械能守恒得
22
12mv mgR mgh +=··········································(1) 通过最高点得条件 R
v m mg 2
≤··················································(2) 由(1)(2)得