高中物理力学经典例题解析
高中物理力学试题(答案与解析)
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一、选择题1.如图,粗糙的水平地面上有一斜劈,斜劈上一物块正在沿斜面以速度v0 匀速下滑,斜劈保持静止,则地面对斜劈的摩擦力()A.等于零B.不为零,方向向右C.不为零,方向向左D.不为零,v0 较大时方向向左,v0 较小时方向向右2.如图所示,竖直放置的弹簧,小球从弹簧正上方某一高处落下,从球接触弹簧到弹簧被压缩到最大的过程中,关于小球运动情况,下列说法正确的是()A.加速度的大小先减小后增大B.加速度的大小先增大后减小C.速度大小不断增大D.速度大小不断减小3.如图所示,三根横截面完全相同的圆木材A、B、C 按图示方法放在水平面上,它们均处于静止状态,则下列说法正确的是AB CA.B、C所受的合力大于 A 受的合力B.B、C对A 的作用力的合力方向竖直向上C.B 与C之间一定存在弹力D.如果水平面光滑,则它们仍有可能保持图示的平衡4.如图所示,一物块静止在粗糙的斜面上。
现用一水平向右的推力 F 推物块,物块仍静止不动。
则A.斜面对物块的支持力一定变小B.斜面对物块的支持力一定变大C.斜面对物块的静摩擦力一定变小D.斜面对物块的静摩擦力一定变大5.如图所示,两木块的质量分别为m1 和m2 ,两轻质弹簧的劲度系数分别为k1 和k2 ,上面木块压在上面的弹簧上(但不拴接),整个系统处于平衡状态.现缓慢向上提上面的木块,直到它刚离开上面弹簧。
在这过程中下面木块移动的距离为A.m g B .1k1m g2k1C .m g D .1k2m g2k26.目前,我市每个社区均已配备了公共体育健身器材.图示器材为一秋千,用两根等长轻绳将一座椅悬挂在竖直支架上等高的两点.由于长期使用,导致两根支架向内发生了稍小倾斜,如图中虚线所示,但两悬挂点仍等高.座椅静止时用 F 表示所受合力的大小,F1 表示单根轻绳对座椅拉力的大小,与倾斜前相比()A.F 不变,F1 变小 B .F 不变,F1 变大C.F 变小,F1 变小 D .F 变大,F1 变大7.如图所示,放在斜面上的物体受到垂直于斜面向上的力 F 作用始终保持静止,当力 F 逐渐减小后,下列说法正确的是A.物体受到的摩擦力保持不变B.物体受到的摩擦力逐渐增大C.物体受到的合力减小D.物体对斜面的压力逐渐减小8.如图,在倾斜的天花板上用力 F 垂直压住一木块,使它处于静止状态,则关于木块受力情况,下列说法正确的是A.可能只受两个力作用B.可能只受三个力作用C.必定受四个力作用D.以上说法都不对9.如图所示,光滑球放在挡板和斜面之间,挡板由垂直斜面位置逆时针缓慢转到水平位置过程中,下列说法正确的是()A.球对斜面的压力逐渐减小B.球对斜面的压力逐渐增大C.球对挡板的压力减小D.球对挡板的压力先增大后减小10.如图,粗糙的水平地面上有一倾角为θ的斜劈,斜劈上一光滑、质量为m的物块在沿斜面向上的恒力 F 作用下,以速度v0 匀速下滑,斜劈保持静止,则()FθA.斜劈受到 5 力作用处于平衡状态B.斜劈受到地面摩擦力等于零C.斜劈受到地面摩擦力方向向左D.斜劈受到地面摩擦力大小与F大小有关11.如图所示,一木棒M搭在水平地面和一矮墙上,两个支撑点E、F 处受到的弹力和摩擦力的方向,下列说法正确的是A.E 处受到的支持力竖直向上B.F 处受到的支持力竖直向上C.E 处受到的静摩擦力沿EF方向D.F 处受到的静摩擦力沿水平方向12.如图所示,吊床用绳子拴在两棵树上等高位置,某人先坐在吊床上,后躺在吊床上,均处于静止状态。
高中一年级物理习题解析力学篇
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高中一年级物理习题解析力学篇高中一年级物理习题解析—力学篇力学是物理学中最基础也是最重要的分支之一,是研究物体运动和受力关系的学科。
在高中物理学习中,力学也是一个重点内容。
通过解析一些典型的高中一年级物理习题,我们可以更加深入地理解力学的概念和原理。
一、匀速直线运动中的力学问题1. 问题描述:小明正在进行一次物体的直线运动实验,以固定的速度v1推动物体,并记录下每秒物体所经过的位移。
当小明增大推力,使物体的速度变为v2时,请问物体每秒所经过的位移是否发生变化?解析:根据匀速直线运动的特点,物体在单位时间内的位移是相等的。
根据题目描述,物体的速度从v1变为v2,即物体的速度发生了变化。
我们可以得出结论,物体每秒所经过的位移仍然保持不变。
二、牛顿定律与动力学问题2. 问题描述:小明正在进行一次施加力的实验,他发现当他用不同的力推动物体时,物体的加速度也相应发生了变化。
请问,物体的加速度与施加的力是否成正比?解析:根据牛顿第二定律F=ma,可以得出物体的加速度与物体所受的力成正比。
当施加的力增大时,物体的加速度也会相应增大;当施加的力减小时,物体的加速度也会相应减小。
三、受力分析与静力学问题3. 问题描述:两个人在拉扯一根杆,力的大小相等,方向相反,合力为零。
请问,杆是否处于平衡状态?解析:根据牛顿第一定律,当物体所受合力为零时,物体处于静止状态或匀速直线运动状态。
在这个问题中,杆所受合力为零,说明杆处于平衡状态。
四、动能与势能转化问题4. 问题描述:小明用力将一个物体抬到离地面h高度的位置,然后从这个位置释放。
当物体回到地面时,它的动能和势能之间是否存在转化?解析:当物体离地面h高度时,具有势能mgh,其中m为物体的质量,g为重力加速度。
当物体回到地面时,它的高度减小为0,势能也为0。
根据能量守恒定律,势能转化为动能。
因此,当物体回到地面时,势能被完全转化为动能。
综上所述,通过解析以上几个高中一年级物理习题,我们对力学的相关概念和原理有了更深入的理解。
高三物理学科中的常见案例分析题及解析
![高三物理学科中的常见案例分析题及解析](https://img.taocdn.com/s3/m/4d7e64b10342a8956bec0975f46527d3240ca6cd.png)
高三物理学科中的常见案例分析题及解析在高三物理学科中,案例分析题是一种常见的题型。
这种题目往往通过具体的事例或案例来引导学生进行分析和解答,旨在培养学生的物理问题解决能力和逻辑思维能力。
本文将从力学、光学和电磁学三个方面介绍几个常见的案例分析题,并给出相应的解析。
一、力学方面的案例分析题案例1:小红同学骑着自行车顺风速度行驶,当自行车出现故障,小红同学停了下来。
请你解释为什么小红同学停下来的原因,并计算此时阻力所做的功。
解析:小红同学骑着自行车顺风速度行驶时,风的速度和自行车的速度具有相同的方向,所以风对自行车的阻力较小。
然而当自行车出现故障停下来时,风的速度与自行车速度相对,风对自行车的阻力增大,并使得自行车逐渐停下来。
此时阻力所做的功可以通过计算阻力与自行车停下来速度之差的乘积来获得。
案例2:小明同学骑着自行车逆风速度行驶,感到骑车变得困难。
请你解释为什么小明同学感到困难,并计算其所受的阻力。
解析:小明同学骑着自行车逆风速度行驶时,风的速度与自行车的速度相对,风对自行车的阻力增大。
这样的情况下,小明同学需要更多的力才能够保持原来的速度或继续前进,因此感到骑车变得困难。
所受的阻力可以通过计算风速与自行车速度之差的乘积来获得。
二、光学方面的案例分析题案例3:小李同学在夜晚用手电筒照射到墙上,发现墙上有一个红色的“x”字。
请你解释为什么手电筒照射到墙上形成了这样的影像,并计算其与屏幕之间的距离。
解析:手电筒照射到墙上形成了红色的“x”字影像的原因是光在通过手电筒的透镜时发生了折射,随后在墙上反射形成影像。
影像所在的位置与屏幕的距离可以通过光的折射定律来计算,公式为:1/v + 1/u = 1/f,其中v为影像到透镜的距离,u为物体到透镜的距离,f为透镜的焦距。
案例4:小张同学用凸透镜观察一根铅笔,并发现当他离铅笔越近时,观察到的铅笔越大。
请你解释为什么离铅笔越近时观察到的铅笔越大,并计算其观察到的铅笔的放大率。
高中物理 20个力学经典计算题汇总及解析
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高中物理 20个力学经典计算题汇总及解析1. 概述在力学领域中,经典的计算题是学习和理解物理知识的重要一环。
通过解题,我们能更深入地了解力学概念,提高解决问题的能力。
在本文中,我将为您带来高中物理领域中的20个经典力学计算题,并对每个问题进行详细解析,以供您参考和学习。
2. 一维运动1) 题目:一辆汽车以30m/s的速度行驶,经过10秒后匀减速停下,求汽车减速的大小和汽车在这段时间内行驶的距离。
解析:根据公式v=at和s=vt-0.5at^2,首先可求得汽车减速度a=3m/s^2,然后再求出汽车行驶的距离s=30*10-0.5*3*10^2=150m。
3. 二维运动2) 题目:一个质点在竖直平面内做抛体运动,初速度为20m/s,抛体初位置为离地30m的位置,求t=2s时质点的速度和所在位置。
解析:首先利用v=vo+gt求得t=2s时的速度v=20-9.8*2=-19.6m/s,然后再利用s=s0+vo*t-0.5gt^2求得t=2s时的位置s=30+20*2-0.5*9.8*2^2=30+40-19.6=50.4m。
1. 牛顿运动定律3) 题目:质量为2kg的物体受到一个5N的力,求物体的加速度。
解析:根据牛顿第二定律F=ma,可求得物体的加速度a=5/2=2.5m/s^2。
2. 牛顿普适定律4) 题目:一个质量为5kg的物体受到一个力,在10s内速度从2m/s 增加到12m/s,求物体受到的力的大小。
解析:利用牛顿第二定律F=ma,可求得物体受到的力F=5*(12-2)/10=5N。
3. 弹力5) 题目:一个质点的质量为4kg,受到一个弹簧的拉力,拉力大小为8N,求弹簧的弹性系数。
解析:根据弹簧的胡克定律F=kx,可求得弹簧的弹性系数k=8/0.2=40N/m。
4. 摩擦力6) 题目:一个质量为6kg的物体受到一个10N的水平力,地面对其的摩擦力为4N,求物体的加速度。
解析:首先计算摩擦力是否达到最大值f=μN=6*10=60N,由于摩擦力小于最大值,所以物体的加速度a=10-4/6=1m/s^2。
高中物理力学压轴题及解析
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高中物理力学压轴题及解析高中物理力学是高中阶段物理课程的重要组成部分,压轴题往往考察学生对力学知识的综合运用能力。
本文将针对高中物理力学压轴题,给出详细的题目及解析,帮助同学们巩固力学知识,提高解题能力。
一、高中物理力学压轴题题目:一质量为m的小车,在水平地面上受到一恒力F作用,从静止开始加速运动。
已知小车所受阻力与速度成正比,比例系数为k。
求小车在力F作用下的加速度a与速度v的关系。
二、解析1.首先,根据题目描述,小车受到的合力F合= F - kv,其中F为恒力,kv为阻力。
2.根据牛顿第二定律,合力等于质量乘以加速度,即F合= ma。
3.将合力表达式代入牛顿第二定律,得到ma = F - kv。
4.整理得到加速度a的表达式:a = (F - kv) / m。
5.由于小车从静止开始加速,可以使用初速度为0的匀加速直线运动公式v = at,将加速度a代入,得到v = (F - kv)t / m。
6.进一步整理得到速度v与时间t的关系:v = (F/m)t - (k/m)t^2。
7.由于要求速度v与加速度a的关系,可以将v对a求导,得到dv/da = (F/m) - 2(k/m)t。
8.令dv/da = 0,求得极值点,即t = F / (2km)。
将此值代入v的表达式,得到v = F^2 / (4km)。
9.因此,小车在力F作用下的加速度a与速度v的关系为:a = F / m - 2k/m * v。
三、总结通过对本题的解析,我们可以发现,解决这类力学压轴题的关键在于熟练运用牛顿第二定律、运动学公式,以及掌握阻力与速度成正比的关系。
此外,同学们在解题过程中要注意合理运用数学知识,如求导、求极值等,以提高解题速度和准确度。
注意:本文所提供的题目及解析仅供参考,实际考试题目可能有所不同。
高中物理力学分析及经典题目
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力学知识回顾以及易错点分析:一:竖直上抛运动的对称性如图1-2-2,物体以初速度v0竖直上抛,A、B为途中的任意两点,C为最高点,则:(1)时间对称性物体上升过程中从A→C所用时间tAC和下降过程中从C→A所用时间tCA相等,同理tAB=tBA.(2)速度对称性物体上升过程经过A点的速度与下降过程经过A点的速度大小相等.[关键一点]在竖直上抛运动中,当物体经过抛出点上方某一位置时,可能处于上升阶段,也可能处于下降阶段,因此这类问题可能造成时间多解或者速度多解.易错现象1、忽略自由落体运动必须同时具备仅受重力和初速度为零2、忽略竖直上抛运动中的多解3、小球或杆过某一位置或圆筒的问题二、运动的图象运动的相遇和追及问题1、图象:图像在中学物理中占有举足轻重的地位,其优点是可以形象直观地反映物理量间的函数关系。
位移和速度都是时间的函数,在描述运动规律时,常用x—t图象和v—t图象.(1) x—t图象①物理意义:反映了做直线运动的物体的位移随时间变化的规律。
②表示物体处于静止状态②图线斜率的意义①图线上某点切线的斜率的大小表示物体速度的大小.②图线上某点切线的斜率的正负表示物体方向.③两种特殊的x-t图象(1)匀速直线运动的x-t图象是一条过原点的直线.(2)若x-t图象是一条平行于时间轴的直线,则表示物体处于静止状态(2)v—t图象①物理意义:反映了做直线运动的物体的速度随时间变化的规律.②图线斜率的意义a图线上某点切线的斜率的大小表示物体运动的加速度的大小.b图线上某点切线的斜率的正负表示加速度的方向.③图象与坐标轴围成的“面积”的意义a图象与坐标轴围成的面积的数值表示相应时间内的位移的大小。
b若此面积在时间轴的上方,表示这段时间内的位移方向为正方向;若此面积在时间轴的下方,表示这段时间内的位移方向为负方向.③常见的两种图象形式(1)匀速直线运动的v-t图象是与横轴平行的直线.(2)匀变速直线运动的v -t 图象是一条倾斜的直线.2、相遇和追及问题:这类问题的关键是两物体在运动过程中,速度关系和位移关系,要注意寻找问题中隐含的临界条件,通常有两种情况:(1)物体A 追上物体B :开始时,两个物体相距x 0,则A 追上B 时必有A B 0x x x -=,且A B V V ≥(2)物体A 追赶物体B :开始时,两个物体相距x 0,要使A 与B 不相撞,则有A B 0A B x V V x x -=≤,且易错现象:1、混淆x —t 图象和v-t 图象,不能区分它们的物理意义2、不能正确计算图线的斜率、面积3、在处理汽车刹车、飞机降落等实际问题时注意,汽车、飞机停止后不会后退3、弹力:(1)内容:发生形变的物体,由于要恢复原状,会对跟它接触的且使其发生形变的物体产生力的作用,这种力叫弹力。
高中物理人教版必修一力学例题及解析
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力学一、选择题:1.关于重力的说法,正确的是()A.重力就是地球对物体的吸引力B.只有静止的物体才受到重力C.同一物体在地球上无论怎样运动都受到重力D.重力是由于物体受到地球的吸引而产生的思路解析:重力是由于物体受到地球的吸引而产生的,地球对物体的吸引力产生两个效果:一个效果是吸引力的一部分使物体绕地球转动;另一个效果即另一部分力才是重力,也就是说重力通常只是吸引力的一部分.重力只确定于地球对物体的作用,而与物体的运动状态无关,也与物体是否受到其他的力的作用无关.2.下列说法正确的是()A.马拉车前进,马先对车施力,车后对马施力,否则车就不能前进B.因为力是物体对物体的作用,所以相互作用的物体肯定接触C.作用在物体上的力,不论作用点在什么位置,产生的效果均相同D.某施力物体同时也肯定是受力物体思路解析:对于A选项,马与车之间的作用无先后关系.对于B选项,力的作用可以接触,如弹力、拉力等,也可以不接触,如重力、磁力等;对于C选项,力的作用效果,确定于大小、方向和作用点.对于D选项,施力的同时,必需受力,这是由力的相互性确定的.3.下列说法中正确的是()A.射出枪口的子弹,能打到很远的距离,是因为子弹离开枪口后受到一个推力作用B.甲用力把乙推倒说明甲对乙有力的作用,乙对甲没有力的作用C.只有有生命或有动力的物体才会施力,无生命或无动力的物体只会受到力,不会施力D.任何一个物体,肯定既是受力物体,也是施力物体思路解析:子弹在枪管内受到火药爆炸产生的强大推力,使子弹离开枪口时有很大的速度,但子弹离开枪口后,只受重力和空气阻力作用,并没有一个所谓的推力,因为不行能找到这个所谓的推力的施力物体,故不存在,A错.物体间的作用力总是相互的,甲推乙的同时,乙也推甲,故B错.不论物体是否有生命或是否有动力,它们受到别的物体的作用时,都会施力,马拉车时,车也拉马,故C错.自然界中的物体都是相互联系的,每一个物体既受到力的作用,也对四周的物体施以力的作用,所以每一个物体既是受力物体又是施力物体,故D 正确.4.下列说法正确的是()A.力是由施力物体产生,被受力物体所接受的B.由磁铁间有相互作用力可知,力可以离开物体而独立存在C.一个力必定联系着两个物体,其中随意一个物体既是受力物体又是施力物体D.一个受力物体可以对应着一个以上的施力物体思路解析:力是物体与物体之间的相互作用,不是由哪个物体产生的;磁铁间的相互作用亦即磁场间的相互作用,磁场离不开磁铁,即磁力离不开磁铁,也就是离不开物体;力既有施力物体又有受力物体,这是由力的相互性确定的;一个物体可受多个力,因此有多个施力物体,因此,AB错,CD正确.5.铅球放在水平地面上处于静止状态,下列关于铅球和地面受力的叙述正确的是()A.地面受到向下的弹力是因为地面发生了弹性形变;铅球坚硬没发生形变B.地面受到向下的弹力是因为地面发生了弹性形变;铅球受到向上的弹力,是因为铅球也发生了形变C.地面受到向下的弹力是因为铅球发生了弹性形变;铅球受到向上的弹力,是因为地面发生了形变D.铅球对地面的压力即为铅球的重力思路解析:两个物体之间有弹力,它们必定相互接触且发生了形变,地面受到向下的弹力是因为铅球发生了形变,故A、B错.铅球对地面的压力的受力物体是地面而不是铅球,D错.只有C项正确.6.有关矢量和标量的说法中正确的是()A.凡是既有大小又有方向的物理量都叫矢量B.矢量的大小可干脆相加,矢量的方向应遵守平行四边形定则C.速度是矢量,但速度不能按平行四边形定则求合速度,因为物体不能同时向两个方向运动D.只用大小就可以完整描述的物理量是标量思路解析:矢量的合成符合平行四边形定则,包括矢量的大小和方向.答案:AD7.关于弹力的下列说法中,正确的是()①相互接触的物体间必有弹力的作用②通常所说的压力、拉力、支持力等都是接触力,它们在本质上都是由电磁力引起的③弹力的方向总是与接触面垂直④全部物体弹力的大小都与物体的弹性形变的大小成正比A.①② B.①③ C.②③ D.②④思路解析:本题考查弹力的产生条件、弹力的方向与大小的确定因素,相互接触的物体间不肯定有弹性形变,故①错.弹力的大小一般随形变的增大而增大,但不肯定成正比,故④错.本题正确的选项是C.8.关于滑动摩擦力,下列说法正确的是()A.物体与支持面之间的动摩擦因数越大,滑动摩擦力也越大B.物体对支持面的压力越大,滑动摩擦力也越大C.滑动摩擦力的方向肯定与物体相对滑动的方向相反D.滑动摩擦力的方向肯定与物体运动的方向相反思路解析:滑动摩擦力的大小取决于接触面间的动摩擦因数和垂直于接触面的压力,故AB选项错误.滑动摩擦力的方向与物体相对运动方向相反,故D错.C项正确.9.如图4-1所示,木块A放在水平的长木板上,长木板放在光滑的水平桌面上.木块与水平的弹簧秤相连,弹簧秤的右端固定.若用水平向左的恒力拉动长木板以速度v匀速运动,弹簧秤的示数为F T.则()图4-1A.木块A受到的静摩擦力等于F TB.木块A受到的滑动摩擦力等于F TC.若用恒力以2v的速度匀速向左拉动长木板,弹簧秤的示数为F TD.若用恒力以2v的速度匀速向左拉动长木板,弹簧秤的示数为2F T思路解析:A受到的滑动摩擦力取决于A对木板的压力与A与木板间的动摩擦因数,与木板运动的速度无关,选项BC正确.10.关于弹簧的劲度系数k,下列说法正确的是()A.与弹簧所受的拉力大小有关,拉力越大,k值越大B.由弹簧本身确定,与弹簧所受的拉力大小与形变无关C.与弹簧发生的形变大小有关,形变越大,k值越大D.与弹簧本身的特性、所受拉力的大小、形变大小都无关思路解析:劲度系数由弹簧本身的属性确定,故D错.弹簧的形变量越大,受作用力越大,但k不变,故AC错,选11.如图4-2所示,有黑白两条毛巾交替折叠地放在地面上,在白毛巾的中部用线与墙壁连接着,黑毛巾的中部用线拉住,设线均水平,欲将黑白毛巾分别开来,若每条毛巾的质量均为m,毛巾之间与其跟地面间的动摩擦因数均为μ,则将黑毛巾匀速拉出需加的水平拉力为()图4-2A.2μmgB.4μmgC.6μmgD.5μmg答案:设白毛巾上半部和下半部分别为1和3,黑毛巾的上下半部分别为2和4,则两毛巾叠折时必有四个接触面,存在四个滑动摩擦力.1和2接触面间的滑动摩擦力 F 1=μF N12=21μmg2和3接触面间的滑动摩擦力 F 2=μF N23=μ(21mg+21mg)=μmg 3和4接触面的滑动摩擦力F 3=μF N34=μ(21mg+21mg+21mg)=23μmg 4和地面的滑动摩擦力F 4=μF N =μ(21mg+21mg+21mg+21mg)=2μmg 则F=F 1+F 2+F 3+F 4=5μmg.12.在图5-1中,要将力F 沿两条虚线分解成两个力,则A 、B 、C 、D 四个图中,可以分解的是( )图5-1思路解析:我们在分解力的时候两个分力应作为平行四边形的两个邻边,合力应作为平行四边形的对角线,13.水平横梁的一端A 插在墙壁内,另一端装有一小滑轮B 。
高中物理力学经典的题
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高中物理力学经典的题高中物理力学经典题解析力学是高中物理学科的重要内容之一,掌握力学知识对于理解物理学原理和解决实际问题都具有重要意义。
本文将通过解析经典题目,帮助读者更好地掌握高中物理力学相关知识。
题目:一物体从光滑斜面由静止开始下滑,在滑动过程中受到平行于斜面的恒定合力,其下滑距离与时间的关系式是什么?解析:此题考察的是牛顿第二定律的应用。
由于物体在光滑斜面上滑动时受到平行于斜面的恒定合力,因此可以将其视为一个简单的匀加速直线运动。
根据牛顿第二定律,物体所受合力F等于其质量m与加速度a的乘积,即F=ma。
由于物体在斜面上滑动时受到重力作用和斜面对其的支持力的作用,因此物体所受合力F等于其重力的下滑分力减去斜面对其的支持力。
根据题意,物体从静止开始下滑,因此其初速度为0。
设斜面的倾角为θ,则物体所受重力的大小为mg,重力的下滑分力为mgsinθ,斜面对其的支持力为mgcosθ。
因此,物体所受合力F 等于mgsinθ-mgcosθ。
由于物体做匀加速直线运动,因此其加速度a等于合力F除以质量m,即mgsinθ-mgcosθ=ma。
将式子化简得a=gsinθ-gcosθ。
由于物体下滑的距离与时间的关系满足匀加速直线运动的公式s=at2/2,因此我们可以将加速度a代入该公式中,得到s=at2/2=(gsinθ-gcosθ)t2/2。
综上所述,物体在光滑斜面上由静止开始下滑,其下滑距离与时间的关系式为s=(gsinθ-gcosθ)t2/2。
高中物理力学经典的题库标题:高中物理力学经典题库高中物理是许多学生感到困难的科目之一,尤其是在力学部分。
为了帮助大家更好地掌握力学知识,本文将介绍一些经典的高中物理力学题目,并提供详细的解答。
一、质点运动1、题目:一个质点在x轴上从原点开始,以恒定加速度a向正方向移动。
在时间t时,求质点的位置和速度。
答案:根据题意,可以列出以下方程:x = (1/2)at^2v = at将时间t代入方程,得到:x = (1/2)at^2v = at解得:x = (1/2)at^2,v = at2、题目:一质点从原点开始,以恒定速度v向正方向移动。
高中物理力学经典例题解析
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高中物理力学经典例题解析1.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:t1=(L/2)/V A=1/6秒,在这段时间里B的位移为:S B=V B t1=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t2才与C相撞:t2==(1-0.25)/2.5=0.3秒,故C的位移为:S C=V C t2=1×0.3=0.3米,方向向左,如图15-2所示。
2.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m0=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。
高中力学中的机械能守恒定律有哪些典型例题
![高中力学中的机械能守恒定律有哪些典型例题](https://img.taocdn.com/s3/m/b59e7e45fd4ffe4733687e21af45b307e971f901.png)
高中力学中的机械能守恒定律有哪些典型例题在高中力学的学习中,机械能守恒定律是一个非常重要的知识点。
它不仅在解决物理问题时经常用到,也是理解能量转化和守恒的关键。
下面,我们就来一起探讨一些机械能守恒定律的典型例题。
例题一:自由落体运动一个质量为 m 的物体从高度为 h 的地方自由下落,忽略空气阻力,求物体下落至地面时的速度 v。
解析:在自由落体运动中,物体只受到重力的作用,重力势能逐渐转化为动能。
初始时刻,物体的机械能为重力势能 mgh,下落至地面时,物体的机械能为动能 1/2mv²。
因为机械能守恒,所以有 mgh =1/2mv²,解得 v =√2gh 。
这个例题是机械能守恒定律的最基本应用之一,它清晰地展示了重力势能如何转化为动能。
例题二:竖直上抛运动一个质量为 m 的物体以初速度 v₀竖直上抛,忽略空气阻力,求物体上升的最大高度 h。
解析:物体竖直上抛时,动能逐渐转化为重力势能。
在初始时刻,物体的机械能为动能 1/2mv₀²,当物体上升到最大高度时,速度为 0,机械能为重力势能 mgh。
由于机械能守恒,所以 1/2mv₀²= mgh,解得 h = v₀²/ 2g 。
这个例题与自由落体运动相反,是动能转化为重力势能的过程。
例题三:光滑斜面运动一个质量为 m 的物体从光滑斜面的顶端由静止开始下滑,斜面的高度为 h,斜面的长度为 L,求物体滑到底端时的速度 v。
解析:物体在斜面上运动时,重力势能转化为动能。
初始时刻,物体的机械能为重力势能 mgh,滑到底端时,物体的机械能为动能1/2mv²。
因为斜面光滑,没有摩擦力做功,机械能守恒。
根据几何关系,物体下落的高度 h 与斜面长度 L 和斜面倾角θ 有关,h =Lsinθ。
所以mgh = 1/2mv²,解得 v =√2gh =√2gLsinθ 。
这个例题展示了在斜面这种常见的情境中机械能守恒定律的应用。
高一必修一物理经典力学典型例题(有答案,含解析)
![高一必修一物理经典力学典型例题(有答案,含解析)](https://img.taocdn.com/s3/m/81a6d588dd3383c4bb4cd2ef.png)
高一必修一物理经典力学典型例题1.倾角θ=37°的斜面底端与水平传送带平滑接触,传送带BC长L=6 m,始终以v0=6m/s的速度顺时针运动。
一个质量m=1 kg的物块从距斜面底端高度h1=5.4m的A点由静止滑下,物块通过B点时速度的大小不变。
物块与斜面、物块与传送带间动摩擦因数分别为μ1=0.5、μ2=0.2,传送带上表面在距地面一定高度处,g取10m/s2。
(sin37°=0.6,cos37°=0.8)(1)求物块由A点运动到C点的时间;(2)求物块距斜面底端高度满足什么条件时,将物块静止释放均落到地面上的同一点D。
2.如图,倾斜的传送带向下匀加速运转,传送带与其上的物体保持相对静止。
那么关于传送带与物体间静摩擦力的方向,以下判断正确的是A.物体所受摩擦力为零B.物体所受摩擦力方向沿传送带向上C.物体所受摩擦力方向沿传送带向下D.上述三种情况都有可能出现3.(2018·江西师大附中)如图是工厂流水生产线包装线示意图,质量均为m=2.5 kg、长度均为l=0.36 m的产品在光滑水平工作台AB上紧靠在一起排列成直线(不粘连),以v0=0.6 m/s 的速度向水平传送带运动,设当每个产品有一半长度滑上传送带时,该产品即刻受到恒定摩擦力F f=μmg而做匀加速运动,当产品与传送带间没有相对滑动时,相邻产品首尾间距离保持2l(如图)被依次送入自动包装机C进行包装。
观察到前一个产品速度达到传送带速度时,下一个产品刚好有一半滑上传送带而开始做匀加速运动。
取g=10 m/s2。
试求:(1)传送带的运行速度v;(2)产品与传送带间的动摩擦因数μ:(3)满载工作时与空载时相比,传送带驱动电动机增加的功率∆P;(4)为提高工作效率,工作人员把传送带速度调成v'=2.4 m/s,已知产品送入自动包装机前已匀速运动,求第(3)问中的∆P′?第(3)问中在相当长时间内的等效∆P′′?4.如图所示,传送带AB段是水平的,长20 m,传送带上各点相对地面的速度大小是2 m/s,某物块与传送带间的动摩擦因数为0.1。
高中物理力学专题经典练习题(附答案)
![高中物理力学专题经典练习题(附答案)](https://img.taocdn.com/s3/m/3367d7ea0129bd64783e0912a216147917117eac.png)
高中物理力学专题经典练习题(附答案)以下是一些经典的高中物理力学专题练题,每个问题都附有详细的答案。
这些练题覆盖了力学中的不同概念和应用,旨在帮助你巩固你的物理研究。
请仔细阅读每个问题,并尝试独立解答。
如果你遇到困难,可以参考答案来帮助你理解解题思路和方法。
1. 力与运动题目:一个小球以4 m/s的速度以水平方向投出,落地的时间为2 s。
求小球的水平位移以及竖直位移。
答案:小球的水平位移为8 m,竖直位移为-19.6 m。
2. 动能与功题目:一辆质量为1000 kg的汽车以10 m/s的速度行驶,求汽车的动能。
如果汽车行驶的过程中受到总共2000 N的摩擦力,求摩擦力所做的功。
答案:汽车的动能为 J,摩擦力所做的功为 J。
3. 万有引力题目:太阳的质量约为2 × 10^30 kg,地球的质量约为6 × 10^24 kg,太阳与地球之间的距离约为1.5 × 10^11 m。
求地球受到的太阳引力大小。
答案:地球受到的太阳引力大小约为3.53 × 10^22 N。
4. 动量守恒题目:一个质量为2 kg的小球以5 m/s的速度水平碰撞到一个静止的质量为3 kg的小球,碰撞后两个小球分别以2 m/s和4 m/s的速度分别向左和向右运动。
求碰撞前后两个小球的总动量是否守恒。
答案:碰撞前后两个小球的总动量守恒。
以上是一部分高中物理力学专题的经典练习题及答案。
希望通过这些练习题的练习,你能更好地理解与掌握物理力学的基本概念和应用。
保持坚持和刻苦学习的态度,相信你能取得优秀的成绩!。
高一必修一物理经典力学典型例题(有答案,含解析)
![高一必修一物理经典力学典型例题(有答案,含解析)](https://img.taocdn.com/s3/m/0c2c1870195f312b3169a5d2.png)
高一必修一物理经典力学典型例题1.倾角θ=37°的斜面底端与水平传送带平滑接触,传送带BC长L=6 m,始终以v0=6m/s的速度顺时针运动。
一个质量m=1 kg的物块从距斜面底端高度h1=5.4m的A点由静止滑下,物块通过B点时速度的大小不变。
物块与斜面、物块与传送带间动摩擦因数分别为μ1=0.5、μ2=0.2,传送带上表面在距地面一定高度处,g取10m/s2。
(sin37°=0.6,cos37°=0.8)(1)求物块由A点运动到C点的时间;(2)求物块距斜面底端高度满足什么条件时,将物块静止释放均落到地面上的同一点D。
2.如图,倾斜的传送带向下匀加速运转,传送带与其上的物体保持相对静止。
那么关于传送带与物体间静摩擦力的方向,以下判断正确的是A.物体所受摩擦力为零B.物体所受摩擦力方向沿传送带向上C.物体所受摩擦力方向沿传送带向下D.上述三种情况都有可能出现3.(2018·江西师大附中)如图是工厂流水生产线包装线示意图,质量均为m=2.5 kg、长度均为l=0.36 m的产品在光滑水平工作台AB上紧靠在一起排列成直线(不粘连),以v0=0.6 m/s 的速度向水平传送带运动,设当每个产品有一半长度滑上传送带时,该产品即刻受到恒定摩擦力F f=μmg而做匀加速运动,当产品与传送带间没有相对滑动时,相邻产品首尾间距离保持2l(如图)被依次送入自动包装机C进行包装。
观察到前一个产品速度达到传送带速度时,下一个产品刚好有一半滑上传送带而开始做匀加速运动。
取g=10 m/s2。
试求:(1)传送带的运行速度v;(2)产品与传送带间的动摩擦因数μ:(3)满载工作时与空载时相比,传送带驱动电动机增加的功率∆P;(4)为提高工作效率,工作人员把传送带速度调成v'=2.4 m/s,已知产品送入自动包装机前已匀速运动,求第(3)问中的∆P′?第(3)问中在相当长时间内的等效∆P′′?4.如图所示,传送带AB段是水平的,长20 m,传送带上各点相对地面的速度大小是2 m/s,某物块与传送带间的动摩擦因数为0.1。
完整)高中物理受力分析
![完整)高中物理受力分析](https://img.taocdn.com/s3/m/80a0f5f0d4bbfd0a79563c1ec5da50e2524dd1c8.png)
完整)高中物理受力分析受力分析专题一、典型例题1.分析满足下列条件的各个物体所受的力,并指出各个力的施力物体:1) 沿水平草地滚动的足球:受到垂直向上的重力,施力物体为地球;受到滚动阻力,施力物体为草地。
2) 在力F作用下静止水平面上的物体球:受到垂直向上的重力,施力物体为地球;受到水平向右的力F,施力物体为外力源。
3) 在光滑水平面上向右运动的物体球:不受到任何力的作用。
4) 在力F作用下行使在路面上小车:受到垂直向上的重力,施力物体为地球;受到水平向右的力F,施力物体为外力源。
2.对下列各种情况下的物体A进行受力分析:1) 沿斜面下滚的小球:受到垂直向上的重力,施力物体为地球;受到斜面的支持力,施力物体为斜面;受到滚动阻力,施力物体为斜面。
2) 沿斜面上滑的物体A(接触面不光滑):受到垂直向上的重力,施力物体为地球;受到斜面的支持力,施力物体为斜面;受到摩擦力,施力物体为斜面。
3) 静止在斜面上的物体:受到垂直向上的重力,施力物体为地球;受到斜面的支持力,施力物体为斜面。
4) 在力F作用下静止在斜面上的物体的物块A:受到垂直向上的重力,施力物体为地球;受到斜面的支持力,施力物体为斜面;受到水平向右的力F,施力物体为外力源。
5) 各接触面均光滑的在斜面上的物体的物块A:受到垂直向上的重力,施力物体为地球;受到斜面的支持力,施力物体为斜面。
6) 沿传送带匀速上滑的物体A:受到垂直向上的重力,施力物体为地球;受到传送带的支持力,施力物体为传送带;受到摩擦力,施力物体为传送带。
二、静力学中的整体与隔离在分析外力对系统的作用时,使用整体法;在分析系统内各物体(各部分)间相互作用时,使用隔离法。
解题中应遵循“先整体、后隔离”的原则。
例1】在粗糙水平面上有一个三角形木块a,在它的两个粗糙斜面上分别放有质量为m1和m2的两个木块b和c,如图所示,已知m1>m2,三木块均处于静止,则粗糙地面对于三角形木块:A。
高中物理力学综合题举例与分析
![高中物理力学综合题举例与分析](https://img.taocdn.com/s3/m/56dc151e4a35eefdc8d376eeaeaad1f346931119.png)
高中物理力学综合题举例与分析在高中物理中,力学是一个重要的模块,也是学生们普遍感到困惑的一个部分。
力学综合题是考察学生对力学知识的理解和应用能力的重要手段之一。
本文将通过举例与分析,帮助学生们更好地理解力学综合题的解题技巧。
一、动力学题目题目:一个质量为m的物体以初速度v0沿着水平方向运动,在水平方向上受到一个恒力F,经过t时间后速度变为v。
求恒力F的大小。
解析:这是一个典型的动力学题目,考察学生对牛顿第二定律的理解和运用。
根据牛顿第二定律,力的大小等于物体质量乘以加速度。
在本题中,物体受到的恒力F在水平方向上产生加速度a,由于速度的变化满足v-v0=at,我们可以得到a=(v-v0)/t。
根据牛顿第二定律,F=ma=(mv-mv0)/t。
这个题目的考点是对牛顿第二定律的理解和运用,以及对速度变化公式的应用。
学生在解答这类题目时,需要注意将速度变化公式与牛顿第二定律相结合,正确计算出恒力F的大小。
二、静力学题目题目:如图所示,一根长为L的均质杆在距离一端x处有一个质量为m1的物体,距离另一端L-x处有一个质量为m2的物体。
杆的质量可以忽略不计。
在杆的中点O处,杆被一个力F垂直向上拉扯,使得杆保持平衡。
求力F的大小。
解析:这是一个典型的静力学题目,考察学生对平衡条件的理解和应用。
根据平衡条件,物体受到的合力为零,即ΣF=0。
在本题中,物体m1受到重力向下的作用力mg1,物体m2受到重力向下的作用力mg2,杆在中点O处受到力F向上的作用力,根据平衡条件我们可以得到F=mg1+mg2。
这个题目的考点是对平衡条件的理解和应用,以及对力的合成的应用。
学生在解答这类题目时,需要注意将物体受到的力合成,得到平衡条件的表达式,并正确计算出力F的大小。
三、万有引力题目题目:地球的质量为M,半径为R,一个质量为m的物体在地球表面上受到的重力为F。
如果将这个物体从地球表面抛射到高度为2R的位置,求抛射速度。
解析:这是一个典型的万有引力题目,考察学生对万有引力定律的理解和应用。
高中物理力学经典例题解析
![高中物理力学经典例题解析](https://img.taocdn.com/s3/m/a753910c16fc700abb68fc7d.png)
高中物理力学经典例题解析1.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:t1=(L/2)/V A=1/6秒,在这段时间里B的位移为:S B=V B t1=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t2才与C相撞:t2==(1-0.25)/2.5=0.3秒,故C的位移为:S C=V C t2=1×0.3=0.3米,方向向左,如图15-2所示。
2.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m0=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。
物理力学经典例题
![物理力学经典例题](https://img.taocdn.com/s3/m/08f29adb4bfe04a1b0717fd5360cba1aa8118ca7.png)
物理力学经典例题例题1. 一个质量为m的物体,以速度v沿着水平方向运动,撞到一个质量为M的静止物体,两者发生完全弹性碰撞,求碰撞后两个物体的速度。
解:根据动量守恒和能量守恒定律,可以得到以下方程组:mv = mv1' + Mv2'1/2mv^2 = 1/2mv1'^2 + 1/2Mv2'^2其中,v1'和v2'分别为碰撞后两个物体的速度。
解方程组可以得到:v1' = (m - M)/(m + M) * vv2' = 2m/(m + M) * v例题2. 一个质量为m的物体,以速度v沿着水平方向运动,撞到一个质量为M的静止物体,两者发生完全非弹性碰撞,求碰撞后两个物体的速度。
解:在完全非弹性碰撞中,两个物体合并成一个物体,质量为m+M,速度为v'。
根据动量守恒定律,可以得到以下方程:mv = (m + M)v'解方程可以得到:v' = m/(m + M) * v例题3. 一个质量为m的物体,以速度v沿着水平方向运动,撞到一个质量为M的静止物体,两者发生完全非弹性碰撞,碰撞后两个物体沿着一条直线运动,求碰撞后两个物体的速度。
解:在完全非弹性碰撞中,两个物体合并成一个物体,质量为m+M,速度为v'。
根据动量守恒定律和能量守恒定律,可以得到以下方程组:mv = (m + M)v'1/2mv^2 = 1/2(m + M)v'^2解方程组可以得到:v' = v/2v1' = v/2v2' = 0其中,v1'和v2'分别为碰撞后两个物体的速度。
高中物理力学解答题举例与分析
![高中物理力学解答题举例与分析](https://img.taocdn.com/s3/m/56df151e4a35eefdc8d376eeaeaad1f346931118.png)
高中物理力学解答题举例与分析在高中物理学习中,力学是一个重要的模块,也是学生们常常遇到的难题之一。
解答力学题需要掌握一定的基本原理和解题技巧。
本文将通过具体题目的举例,分析解题思路和考点,并给出一些解题技巧和指导,帮助高中学生更好地应对力学解答题。
题目一:一个质量为m的物体,受到一个斜向上的力F,使其沿斜面向上运动,斜面与水平面的夹角为θ。
已知斜面的摩擦系数为μ,求物体受到的摩擦力的大小。
解析:这是一个典型的斜面问题,考察了斜面上物体受力分析和摩擦力的计算。
首先,我们要将斜面上的力分解为垂直于斜面和平行于斜面的分力,然后根据受力分析,求出物体受到的重力分量和斜面对物体的支持力。
接下来,根据斜面上物体的运动状态,判断是否存在摩擦力。
若存在摩擦力,根据摩擦力的计算公式Ff=μN,求出摩擦力的大小。
解题技巧:在解答这类问题时,首先要画出物体受力图,清晰地标注出各个力的方向和大小。
然后,根据题目给出的条件,进行受力分析,将力分解为垂直和平行于斜面的分力。
最后,根据物体的运动状态,判断是否存在摩擦力,并计算摩擦力的大小。
题目二:一个质量为m的物体,从斜面顶端无初速度地下滑,滑下斜面后撞到水平地面上,与地面发生完全弹性碰撞,求物体在撞击地面前的速度。
解析:这是一个典型的斜面和弹性碰撞问题,考察了斜面上物体的运动和碰撞后的速度计算。
首先,我们要根据斜面的高度差和夹角,求出物体滑下斜面的速度。
然后,根据完全弹性碰撞的特点,利用动量守恒定律和动能守恒定律,求出物体在撞击地面前的速度。
解题技巧:在解答这类问题时,要先求出物体在斜面上滑行的速度,这一步需要应用到重力势能和动能的转化。
然后,根据完全弹性碰撞的特点,利用动量守恒和动能守恒,求出物体在撞击地面前的速度。
题目三:一个质量为m的物体,受到一个水平方向的恒力F作用,物体在光滑水平面上运动,求物体的加速度和所受到的合力。
解析:这是一个典型的恒力和加速度问题,考察了物体在水平面上的运动和合力的计算。
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高中物理力学经典例题解析1.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:t1=(L/2)/V A=1/6秒,在这段时间里B的位移为:S B=V B t1=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t2才与C相撞:t2==(1-0.25)/2.5=0.3秒,故C的位移为:S C=V C t2=1×0.3=0.3米,方向向左,如图15-2所示。
2.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m0=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?(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)3.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=1.0 kg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+aAB=1.25m/s2.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.4.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。
分析与解:本题中求容器内落入n个液滴后偏离O点的最大位移时,若从动量守恒和能量守恒的角度求解,将涉及弹簧弹性势能的定量计算,超出了中学大纲的要求,如果改用动量定理和动量守恒定律求解,则可转换成大纲要求的知识的试题。
(1)弹簧振子在做简谐运动过程中,影响其振动周期的因素有振子的质量和恢复系数(对弹簧振子即为弹簧的劲度系数),本题中恢复系数始终不变,液滴的落入使振子的质量改变,导致其做简谐运动的周期发生变化。
容器中落入n个液滴后振子的质量为(M+nm),以n个液滴落入后到第(n+1)个液滴落入前,这段时间内系统做简谐运动的周期T n=2π,容器落入n个液滴到(n+1)个液滴的时间间隔△t=T n /2,所以△t =π(2)将容器从初始位置释放后,振子运动的动量不断变化,动量变化的原因是水平方向上弹簧弹力的冲量引起的,将容器从静止释放至位置O的过程中,容器的动量从零增至p,因容器位于O点时弹簧为自然长度,液滴在O点处落入容器时,容器和落入的液滴系统在水平方向的合力为零,根据动量守恒定律,液滴在O处的落入并不改变系统水平方向的动量,所以振子处从位置O到两侧相应的最大位移处,或从两侧相应在的最大位移处到位置O的各1/4周期内,虽然周期Tn和对应的最大位移L n在不断变化,但动量变化的大小均为△p=p-0=p,根据动量定理可知识,各1/4周期内弹力的冲量大小均相等,即:F0(t)·T0/4 = F n(t)·T n/4其中T0是从开始释放到第一次到O点的周期,T0=2π。
T n是n个液滴落入后到(n+1)个液滴落入容器前振子的周期,T n=2π。
而F0(t) 和F n(t)分别为第一个14周期内和n个液滴落入后的1/4周期内弹力对时间的平均值,由于在各个1/4周期内振子均做简谐运动,因而弹力随时间均按正弦(或余弦)规律变化,随时间按正弦(或余弦)变化的量在1/4周期内对时间的平均值与最大值之间的关系,可用等效方法求出,矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时,从中性而开始计地,产生的感应电动势为ε=εm sinωt=NbωSsinωt。
ε按正弦规律变化,根据法拉第电磁感应定律ε=N,ε在1/4周期内对时间的平均值ε=2εm/π。
这一结论对其它正弦(或余弦)变化的量对时间的平均值同样适用,则有F0(t)=2kL0/π,F n(t)=2kL n/π代入前式解得:L n=L05、如图19-1所示,轻质弹簧上端悬挂在天花板上,下端连接一个质量为M的木板,木板下面再挂一个质量为m的物体,当拿去m后,木板速度再次为零时,弹簧恰好恢复原长,求M与m之间的关系?分析与解:按常规思路,取M为研究对象,根据动能定理或机械能守恒定律求解时,涉及弹力(变力)做功或弹性势能的定量计算,超出了中学教材和大纲的要求。