2019-2020年高考物理最近考題選 功和能.doc
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2019-2020年高考物理最近考題選 功和能 1、如圖所示,ABCD為豎直平面內(nèi)固定的光滑軌道,其中AB為斜面,BC段是水平的, CD段為半徑R= 0. 2 m的半圓,圓心為O,與水平面相切于C點(diǎn),直徑CD垂直于BC。現(xiàn)將小球甲從斜面上距BC高為的A點(diǎn)由靜止釋放,到達(dá)B點(diǎn)后只保留水平分速度沿水平面運(yùn)動(dòng),與靜止在C點(diǎn)的小球乙發(fā)生彈性碰撞,己知甲、乙兩球的質(zhì)量均為m=1.0,重力加速度g取10 m/s2.(水平軌道足夠長(zhǎng),甲、乙兩球可視為質(zhì)點(diǎn))求: (1) 甲乙兩球碰撞后,乙恰能通過(guò)軌道的最高點(diǎn)D,則甲、乙碰后瞬間,乙對(duì)半圓軌道最低點(diǎn)C處的壓力F; (2) 在滿足(1)的條件下,求斜面與水平面的夾角θ (3) 若將甲仍從A點(diǎn)釋放,増大甲的質(zhì)量,保持乙的質(zhì)量不變,求乙在軌道上的首次落點(diǎn)到C點(diǎn)的距離范圍. 答案 (1);(2);(3) 【命題立意】本題旨在考查動(dòng)量守恒定律、向心力、動(dòng)能定理的應(yīng)用。 【解析】(1)乙恰能通過(guò)軌道的最高點(diǎn)D,則重力恰好通過(guò)向心力,設(shè)乙到達(dá)D點(diǎn)時(shí)的速度為,得: 乙球從C到D的過(guò)程中機(jī)械能守恒,得: 聯(lián)立以上兩式得: 乙球在C點(diǎn)受到的支持力與重力的合力提供向心加速度,得: 所以: 由牛頓第三定律可知,乙對(duì)半圓軌道最低點(diǎn)C處的壓力與軌道對(duì)小球的支持力大小相等,即: (2)甲與乙的質(zhì)量相同,所以甲與乙發(fā)生彈性碰撞的過(guò)程二者交換速度,所以甲到達(dá)C的速度等于乙在C點(diǎn)的速度,即: 甲從A滑到B的過(guò)程中機(jī)械能守恒,得: 甲到達(dá)B點(diǎn)后只保留水平分速度沿水平面運(yùn)動(dòng),則: 所以: 則: (3)將甲仍從A點(diǎn)釋放,增大甲的質(zhì)量為M,甲到達(dá)C的速度仍然是,保持乙的質(zhì)量不變,仍然發(fā)生彈性碰撞,以向左為正方向,則: 根據(jù)動(dòng)量守恒定律,得: 根據(jù)機(jī)械能守恒定律,得: 聯(lián)立解得:, 當(dāng)甲的質(zhì)量比乙的質(zhì)量大很多是時(shí)候,乙球的速度最大,,即最大速度約為原來(lái)速度的2倍。 乙離開圓軌道后做平拋運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)的時(shí)間: 水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng),速度最小時(shí)的水平方向的位移: 速度最大時(shí)的水平方向的位移: 即: 答:(1)甲、乙碰后瞬間,乙對(duì)半圓軌道最低點(diǎn)C處的壓力是; (2)斜面與水平面的夾角是; (3)若將甲仍從A點(diǎn)釋放,增大甲的質(zhì)量,保持乙的質(zhì)量不變,乙在軌道上的首次落點(diǎn)到C點(diǎn)的距離范圍是。 2、如圖所示,半徑分別為R和r(R>r)的甲乙兩光滑圓軌道安置在同一豎直平面內(nèi).兩軌道之間由一光滑水平軌道CD相連,在水平軌道CD上有一輕彈簧被a、b兩個(gè)小球夾住,但不拴接.同時(shí)釋放兩小球, (1)已知小球a的質(zhì)量為m,若a、b球恰好能通過(guò) 各自的圓軌道的最高點(diǎn),求小球b的質(zhì)量; (2)若ma=mb=m,且要求a、b都還能夠通過(guò)各自的 最高點(diǎn),則彈簧在釋放前至少具有多犬的彈性勢(shì)能? 答案 (1);(2) 解析(1)根據(jù)牛頓第二定律得a、b球恰好能通過(guò)各自的圓軌道的最高點(diǎn)的速度分別為: ① ② 由動(dòng)量守恒定律:③ 根據(jù)機(jī)械能守恒定律得: ④ ⑤ 聯(lián)立①②③④⑤得: ,即: (2)若,由動(dòng)量守恒定律得: 當(dāng)b球恰好能通過(guò)圓軌道的最高點(diǎn)時(shí),最小 根據(jù)機(jī)械能守恒得: 答:(1)小球b的質(zhì)量為; (2)若,且要求a、b都還能夠通過(guò)各自的最高點(diǎn),則彈簧在釋放前至少具有的彈性勢(shì)能 3、如圖所示,為一傳送裝置,其中AB段粗糙,AB段長(zhǎng)為L(zhǎng)=0.2 m,動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.6,BC、DEN段均可視為光滑,且BC的始、末端均水平,具有h=0.1 m的高度差,DEN是半徑為r=0.4 m的半圓形軌道,其直徑DN沿豎直方向,C位于DN豎直線上,CD間的距離恰能讓小球自由通過(guò).在左端豎直墻上固定一輕質(zhì)彈簧,現(xiàn)有一可視為質(zhì)點(diǎn)的小球,小球質(zhì)量m=0.2 kg,壓縮輕質(zhì)彈簧至A點(diǎn)后由靜止釋放(小球和彈簧不粘連),小球剛好能沿DEN軌道滑下.求: (1)小球到達(dá)N點(diǎn)時(shí)的速度; (2)壓縮的彈簧所具有的彈性勢(shì)能. 答案 (1)2m/s (2)0.44 J 4、如圖所示為某物流公司用傳送帶傳送貨物情景示意圖。傳送帶與水平面的夾角θ=37,在發(fā)動(dòng)機(jī)的作用下以v0=2m/s的速度勻速運(yùn)動(dòng)。在傳送帶底端P處放一質(zhì)量m=2kg的小貨物,貨物被傳送到最高點(diǎn)Q。已知傳送帶長(zhǎng)度L=8m,貨物與傳送帶的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.8,最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力。取g=10m/s2,sin37=0.6,cos37=0.8。求: (1)貨物剛被放到傳送帶上時(shí)的加速度大小a; (2)貨物從P到Q的過(guò)程中,發(fā)動(dòng)機(jī)所做的功W。 答案 (1)由牛頓第二定律有 μmgcosθ-mgsinθ=ma …………(3分) 解得 a=0.4m/s2 …………(2分) (2)設(shè)經(jīng)過(guò)時(shí)間t 貨物速度達(dá)到v0=2m/s,與傳送帶之間相對(duì)靜止,通過(guò)的距離為x1,傳送帶通過(guò)的距離為x2,貨物相對(duì)傳送到通過(guò)的距離為x,則 …………(1分) …………(1分) …………(1分) …………(1分) 代入數(shù)據(jù)解得t=5s,x1=5m,x2=10m,x=5m 根據(jù)能量守恒,有 …………(4分) 解得 W=164J …………(2分) (求發(fā)動(dòng)機(jī)所做的功W另解,6分):設(shè)貨物相對(duì)傳送滑動(dòng)過(guò)程中,發(fā)動(dòng)機(jī)做功為W1,貨物相對(duì)傳送靜止過(guò)程中,貨物通過(guò)的距離為x3,發(fā)動(dòng)機(jī)做功為W2,則 …………(1分) …………(1分) …………(1分) 代入數(shù)據(jù)解得x3=3m,W1=128J,W2=36J …………(1分) 解得 W=164J …………(2分) 5、某家用桶裝純凈水手壓式飲水器如圖所示,在手連續(xù)穩(wěn)定的按壓下,出水速度為v,供水系統(tǒng)的效率為η,現(xiàn)測(cè)量出桶底到出水管之間的高度差H,出水口傾斜,其離出水管的高度差可忽略,出水口的橫截面積為S,水的密度為ρ,重力加速度為g,則下列說(shuō)法正確的是: A.出水口單位時(shí)間內(nèi)的出水體積 B.出水口所出水落地時(shí)的速度 C.出水后,手連續(xù)穩(wěn)定按壓的功率為 D.手按壓輸入的功率等于單位時(shí)間內(nèi)所出水的動(dòng)能和重力勢(shì)能之和 答案 AC 6、如圖所示為車站使用的水平傳送帶裝置的示意圖??嚲o的傳送帶始終保持3.0m/s的恒定速率運(yùn)行,傳送帶的水平部分AB距水平地面的高度為h=0.45m。現(xiàn)有一行李包(可視為質(zhì)點(diǎn))由A端被傳送到B端,且傳送到B端時(shí)沒(méi)有被及時(shí)取下,行李包從B端水平拋出(不計(jì)空氣阻力,g取l0m/s2)則: (1)若行李包從B端水平拋出的初速度v=3.0m/s,求它在空中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間和飛出的水平距離; (2)若行李包以v。=1.0m/s的初速度從A端向右滑行,包與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.20,要使它從B端拋出后,飛出的水平距離等于(1)問(wèn)中所求的水平距離,求傳送帶的長(zhǎng)度L應(yīng)滿足的條件。 答案 (1)行李包從B端水平拋出后有 (2分) 運(yùn)動(dòng)時(shí)間t=0.3s (1分) 水平距離 (2分) x=0.9m (1分) (2)方法一:由牛頓定律μmg=ma (2分) 和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式 (2分) 解得L=2m (1分) 傳送帶的長(zhǎng)度 (1分) 方法二:由動(dòng)能定理 (5分) 解得 (1分) 7、某校物理興趣小組決定舉行遙控賽車比賽,比賽路徑如圖所示??梢暈橘|(zhì)點(diǎn)的賽車從起點(diǎn)A出發(fā),沿水平直線軌道運(yùn)動(dòng)L后,由B點(diǎn)進(jìn)入半徑為R的光滑豎直半圓軌道,并通過(guò)半圓軌道的最高點(diǎn)C,才算完成比賽。B是半圓軌道的最低點(diǎn),水平直線軌道和半圓軌道相切于B點(diǎn)。已知賽車質(zhì)量m=0.5kg,通電后以額定功率P=2W工作,進(jìn)入豎直圓軌道前受到的阻力恒為Ff=0.4N,隨后在運(yùn)動(dòng)中受到的阻力均可不計(jì),L=10.00m,R=0.32m,(g取10m/s2)。求: (1)要使賽車完成比賽,賽車在半圓軌道的B點(diǎn)對(duì)軌道的壓力至少多大; (2)要使賽車完成比賽,電動(dòng)機(jī)至少工作多長(zhǎng)時(shí)間; (3)若電動(dòng)機(jī)工作時(shí)間為 t0=5s,當(dāng)R為多少時(shí)賽車既能完成比賽且飛出的水平距離又最大,水平距離最大是多少。 答案 (1) 解得 (1分) (2分) (1分) 8、如圖所示,傾角為θ=37的傳送帶以較大的恒定速率逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),一輕繩繞過(guò)固定在天花板上的輕滑輪,一端連接放在傳送帶下端質(zhì)量為m的物體A,另一端豎直吊著質(zhì)量為、電荷量為q=(k為靜電力常量)帶正電的物體B,輕繩與傳送帶平行,物體B正下方的絕緣水平面上固定著一個(gè)電荷量也為q帶負(fù)電的物體C,此時(shí)A、B都處于靜止?fàn)顟B(tài).現(xiàn)將物體A向上輕輕觸動(dòng)一下,物體A將沿傳送帶向上運(yùn)動(dòng),且向上運(yùn)動(dòng)的最大距離為l.已知物體A與傳送帶的動(dòng)摩擦因數(shù)為=0.5,A、B、C均可視為質(zhì)點(diǎn),重力加速度為g,不計(jì)空氣阻力.求: (1)物體A、B處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)物體B、C間的距離; (2)從物體B開始下落到與物體C碰撞的過(guò)程中,電場(chǎng)力對(duì)物體B所做的功. 答案 解:(1)開始時(shí),A、B均靜止,設(shè)物體B、C間的距離為l1,由平衡條件有: 對(duì)A:T=mgsinθ+μmgcosθ 對(duì)B:T= 解得:l1= (2)B、C相碰后,A將做勻減速運(yùn)動(dòng),由牛頓第二定律有: mgsinθ+μmgcosθ=ma 由運(yùn)動(dòng)公式有: 0﹣=﹣2a(l﹣l1) 解得: 物體 B下降過(guò)程對(duì)A、B整體由功能關(guān)系有: =(m+) 解得:W電=mgl 答:(1)物體A、B處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)物體B、C間的距離為; (2)從物體B開始下落到與物體C碰撞的過(guò)程中,電場(chǎng)力對(duì)物體B所做的功為mgl. 9、一個(gè)半徑為R的圓周的軌道,O點(diǎn)為圓心,B為軌道上的一點(diǎn),OB與水平方向的夾角為37.軌道的左側(cè)與一固定光滑平臺(tái)相連,在平臺(tái)上一輕質(zhì)彈簧左端與豎直擋板相連,彈簧原長(zhǎng)時(shí)右端在A點(diǎn).現(xiàn)用一質(zhì)量為m的小球(與彈簧不連接)壓縮彈簧至P點(diǎn)后釋放.已知重力加速度為g,不計(jì)空氣阻力. (1)若小球恰能擊中B點(diǎn),求剛釋放小球時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能; (2)試通過(guò)計(jì)算判斷小球落到軌道時(shí)速度會(huì)否與圓弧垂直; (3)改變釋放點(diǎn)的位置,求小球落到軌道時(shí)動(dòng)能的最小值. 答案 (1)若小球恰能擊中B點(diǎn),剛釋放小球時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能為; (2)小球落到軌道時(shí)速度不能圓弧垂直; (3)改變釋放點(diǎn)的位置,小球落到軌道時(shí)動(dòng)能的最小值為. 10、如圖所示,裝置的左邊是足夠長(zhǎng)的光滑水平臺(tái)面,一輕質(zhì)彈簧左端固定,右端連接著質(zhì)量M=1kg的小物塊A,裝置的中間是水平傳送帶,它與左、右兩邊的臺(tái)面等高,并能平滑對(duì)接。傳送帶始終以v=1m/s的速率逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。裝置的右邊是一光滑曲面,質(zhì)量m=0.5kg的小物塊B從其上距水平臺(tái)面高h(yuǎn)=0. 8 m處由靜止釋放。已知物塊B與傳送帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)。設(shè)物塊A、B間發(fā)生的是對(duì)心彈性碰撞,第一次州灌前物塊A處于靜止?fàn)顟B(tài)。取g=10m/s2。 (1)求物塊B與物塊A第一次碰撞前的速度大小。 (2)通過(guò)計(jì)算說(shuō)明物塊B與物塊A第一次碰撞后能否運(yùn)動(dòng)到右邊的曲面上? (3)如果物塊A,B每次碰撞后,彈簧恢復(fù)原長(zhǎng)時(shí)都會(huì)立即被鎖定,而當(dāng)它們?cè)俅闻鲎睬版i定被解除,試求出物塊B第n次碰撞后的運(yùn)動(dòng)速度大小。 答案 11、如圖所示,傾角為的傳送帶以較大的恒定速率逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),一輕繩繞過(guò)固定在天花板上的輕滑輪,一端連接放在傳送帶下端質(zhì)量為m的物體A,另一端豎直吊著質(zhì)量為、電荷量為 (k為靜電力常量)帶正電的物體B,輕繩與傳送帶平行,物體B正下方的絕緣水平面上固定著一個(gè)電荷量也為q帶負(fù)電的物體C,此時(shí)A、B都處于靜止?fàn)顟B(tài)。現(xiàn)將物體A向上輕輕觸動(dòng)一下,物體A將沿傳送帶向上運(yùn)動(dòng),且向上運(yùn)動(dòng)的最大距離為l。 已知物體A與傳送帶的動(dòng)摩擦因數(shù)為=0.5,A、B、C 均可視為質(zhì)點(diǎn),重力加速度為g,不計(jì)空氣阻力。求: (1)物體A、B處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)物體B、C間的距離; (2)從物體B開始下落到與物體C碰撞的過(guò)程中, 電場(chǎng)力對(duì)物體B所做的功。 答案 12、如圖所示,天花板上有固定轉(zhuǎn)軸O,長(zhǎng)為L(zhǎng)的輕桿一端可繞轉(zhuǎn)軸O在豎直平面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動(dòng),另一端固定一質(zhì)量為M的小球。一根不可伸長(zhǎng)的足夠長(zhǎng)輕繩繞過(guò)定滑輪A,一端與小球相連,另一端掛著質(zhì)量為m1的鉤碼,定滑輪A的位置可以沿OA連線方向調(diào)整。小球、鉤碼均可看作質(zhì)點(diǎn),不計(jì)一切摩擦,g取10m/s2。 (1)若將OA間距調(diào)整為L(zhǎng),則當(dāng)輕桿與水平方向夾角為30時(shí)小球恰能保持靜止?fàn)顟B(tài),求小球的質(zhì)量M與鉤碼的質(zhì)量m1之比; (2)若在輕繩下端改掛質(zhì)量為m2的鉤碼,且M:m2=4:1,并將OA間距調(diào)整為L(zhǎng),然后將輕桿從水平位置由靜止開始釋放,求小球與鉤碼速度大小相等時(shí)輕桿與水平方向的夾角θ; (3)在(2)的情況下,測(cè)得桿長(zhǎng)L=2.175m,仍將輕桿從水平位置由靜止開始釋放,當(dāng)輕桿轉(zhuǎn)至豎直位置時(shí),小球突然與桿和繩脫離連接而向左水平飛出,求當(dāng)鉤碼上升到最高點(diǎn)時(shí),小球與O點(diǎn)的水平距離。 答案 13、如圖所示,在半徑為r=10cm的輪軸上懸掛一個(gè)質(zhì)量為M=3kg的水桶,軸上分布著6根手柄,柄端有6個(gè)質(zhì)量為m=0.5kg的金屬小球。球離軸心的距離為L(zhǎng)=50cm,輪軸、繩及手柄的質(zhì)量以及摩擦均不計(jì)。開始時(shí)水桶在離地面某高度處,釋放后水桶帶動(dòng)整個(gè)裝置轉(zhuǎn)動(dòng),當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)n(未知量)周時(shí),測(cè)得金屬小球的線速度v1=5m/s,此時(shí)水桶還未到達(dá)地面,g=10m/s2,求: (1)轉(zhuǎn)動(dòng)n周時(shí),水桶重力做功的功率P; (2)n的數(shù)值。 答案 14、如圖所示,BCPCD是螺旋軌道,半徑為R的圓O與半徑為2R的BCD圓弧相切于最低點(diǎn)C,與水平面夾角都是370的傾斜軌道AB, ED分別與BC、 CD圓弧相切于B、D點(diǎn)(C、C均為豎直圓的最底點(diǎn)),將一勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧的一端固定在AB軌道的有孔固定板上,平行于斜面的細(xì)線穿過(guò)有孔固定板和彈簧跨過(guò)定滑輪將小球和大球連接,小球與彈簧接觸但不相連,小球質(zhì)量為m,大球質(zhì)量為, ED軌道上固定一同樣輕質(zhì)彈簧,彈簧下端與D點(diǎn)距離為,初始兩球靜止,小球與B點(diǎn)的距離是, ,現(xiàn)小球與細(xì)線突然斷開.一切摩擦不計(jì),重力加速度為g. (1)求細(xì)線剛斷一瞬間,小球的加速度大?。? (2)在小球恰好能完成豎直圓周運(yùn)動(dòng)這種情況下,小球過(guò)C點(diǎn)前后瞬間有壓力突變,求壓力改變量為多少? (3)小球沖上左側(cè)軌道獲得與初始線斷相同的加速度時(shí),小球的速度為多少?. 答案 15、如圖所示,在真空中,半徑為R的虛線所圍的圓形區(qū)域內(nèi)只存在垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。有一電荷量為q、質(zhì)量為m的帶正電粒子,以速率V0從圓周上的P點(diǎn)沿垂直于半徑OOl并指向圓心O的方向進(jìn)入磁場(chǎng),從圓周上的O1點(diǎn)飛出磁場(chǎng)后沿兩板的中心線O1O2射入平行金屬板M和N, O1O2與磁場(chǎng)區(qū)域的圓心O在同一直線上。板間存在勻強(qiáng)電場(chǎng),兩板間的電壓為U,兩板間距為d。不計(jì)粒子所受重力。求: (1)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小; (2)粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間; (3) 粒子在兩平行板間運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的最大速度與板長(zhǎng)L的關(guān)系。 答案 16、如圖所示,水平地面上有一質(zhì)量不計(jì)的支架ABCD,BD面光滑,傾角為37,支架可繞固定轉(zhuǎn)軸A無(wú)摩擦自由轉(zhuǎn)動(dòng),CA⊥AB,BC=CD=0.75m。在距離支架底端B為PB=3m處的P點(diǎn)有一靜止物塊,質(zhì)量為m=2kg,現(xiàn)對(duì)物塊施加一個(gè)與水平方向成θ=53的恒力F,物塊向右開始做加速運(yùn)動(dòng),當(dāng)物塊到達(dá)支架底端B后恰好可以沿支架向上勻速運(yùn)動(dòng),己知物體與水平地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.45,不計(jì)空氣阻力和轉(zhuǎn)折點(diǎn)B處能量損失。(取g=10m/s2,sin37=0.6,sin53=0.8)求: (1)恒力F的大?。? (2)若到達(dá)B點(diǎn)時(shí)撤去恒力F,物塊沿支架向上運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,支架是否會(huì)翻倒?若不翻倒請(qǐng)通過(guò)計(jì)算說(shuō)明?若翻倒,則物塊經(jīng)過(guò)B點(diǎn)后再經(jīng)歷多久支架將翻倒? (3)為保證物塊沖上支架而不翻倒,試求恒力F在物塊上的作用距離s的范圍? 答案 17、如圖(a),長(zhǎng)為L(zhǎng)的光滑斜面AB與高臺(tái)邊緣光滑相接,BC為一豎直墻,將小球從斜面AB的頂端靜止釋放,小球到達(dá)斜面底端后恰能無(wú)能量損失地從高臺(tái)邊緣水平飛出。高臺(tái)底部有另一足夠長(zhǎng)的斜面CD。調(diào)節(jié)斜面AB的傾角α與斜面CD的傾角β,使小球從斜面AB頂端靜止釋放后,恰能垂直擊中斜面CD。不計(jì)空氣阻力,重力加速度為g,α、β為銳角。求: (1)小球在空中飛行時(shí)間t(用α、β和L表示)? (2)某一研究小組取長(zhǎng)為L(zhǎng)=0.5m的斜面AB進(jìn)行實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)改變斜面AB的傾角α后,為了使從AB頂端靜止釋放的小球還能垂直擊中斜面,只需對(duì)應(yīng)地調(diào)整斜面CD的傾角β。多次實(shí)驗(yàn)并記錄每次α與β的數(shù)值,由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出圖(b)所示擬合直線。請(qǐng)問(wèn)此坐標(biāo)系的橫軸表示什么?試求豎直墻BC的高度h(取g=10m/s2)? (3)在第(2)問(wèn)中,該研究小組發(fā)現(xiàn),小球每次垂直打在CD上的落點(diǎn)與豎直墻BC的距離S隨α和β的改變而不同。試求小球在CD上的落點(diǎn)離豎直墻的最大距離Sm?此時(shí)傾角α與β各為多大? 答案 18、如圖(a),M、N、P為直角三角形的三個(gè)頂點(diǎn),∠M=37,MP中點(diǎn)處固定一電量為Q的正點(diǎn)電荷,MN是長(zhǎng)為a的光滑絕緣桿,桿上穿有一帶正電的小球(可視為點(diǎn)電荷),小球自N點(diǎn)由靜止釋放,小球的重力勢(shì)能和電勢(shì)能隨位置x(取M點(diǎn)處x=0)的變化圖像如圖(b)所示,取sin37=0.6,cos37=0.8。 (1)圖(b)中表示電勢(shì)能隨位置變化的是哪條圖線? (2)求勢(shì)能為E1時(shí)的橫坐標(biāo)x1和帶電小球的質(zhì)量m; (3)已知在x1處時(shí)小球與桿間的彈力恰好為零,求小球的電量q; (4)求小球運(yùn)動(dòng)到M點(diǎn)時(shí)的速度。 答案 19、如圖(a),M、N、P為直角三角形的三個(gè)頂點(diǎn),∠M=37,MP中點(diǎn)處固定一電量為Q的正點(diǎn)電荷,MN是長(zhǎng)為a的光滑絕緣桿,桿上穿有一帶正電的小球(可視為點(diǎn)電荷),小球自N點(diǎn)由靜止釋放,小球的重力勢(shì)能和電勢(shì)能隨位置x(取M點(diǎn)處x=0)的變化圖像如圖(b)所示,取sin37=0.6,cos37=0.8。 (1)圖(b)中表示電勢(shì)能隨位置變化的是哪條圖線? (2)求勢(shì)能為E1時(shí)的橫坐標(biāo)x1和帶電小球的質(zhì)量m; (3)已知在x1處時(shí)小球與桿間的彈力恰好為零,求小球的電量q; (4)求小球運(yùn)動(dòng)到M點(diǎn)時(shí)的速度。 答案 20、如圖所示,一質(zhì)量不計(jì)的細(xì)線繞過(guò)無(wú)摩擦的輕質(zhì)小定滑輪O與質(zhì)量為5m的重物相連,另一端與套在一根固定的光滑的豎直桿上質(zhì)量為m的圓環(huán)相連,直桿上有A、B、C三點(diǎn),且B為A、C的中點(diǎn),AO與豎直桿的夾角θ=53,B點(diǎn)與滑輪O在同一水平高度,滑輪與豎直桿相距為L(zhǎng),重力加速度為g,設(shè)直桿足夠長(zhǎng),圓環(huán)和重物運(yùn)動(dòng)過(guò)程中不會(huì)與其他物體相碰?,F(xiàn)將圓環(huán)由A點(diǎn)靜止開始釋放(已知sin53=0.8,cos53=0.6)。求: (1)重物下降到最低點(diǎn)時(shí)圓環(huán)的速度大小v 1為多少? (2)圓環(huán)能下滑的最大距離h為多少? (3)圓環(huán)下滑到C點(diǎn)時(shí)的速度大小v2為多少? 答案 21、如圖①所示,“”型木塊放在光滑水平地面上,木塊的水平表面AB粗糙,與 水平面夾角0= 37的表面BC光滑.木塊右側(cè)與豎直墻壁之間連接著一個(gè)力傳感器,當(dāng)力 傳感器受壓時(shí),其示數(shù)為正值,當(dāng)力傳感器被拉時(shí),其示數(shù)為負(fù)值.一個(gè)可視為質(zhì)點(diǎn)的滑 塊從C點(diǎn)由靜止開始下滑,物塊在CBA運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,傳感器記錄到的力和時(shí)間的關(guān)系如圖②所示.滑塊經(jīng)過(guò)B點(diǎn)時(shí)無(wú)能量損失.(已知sin37 = 0.6,cos37 = 0.8,取g = 10m/s2)求: (1)斜面BC的長(zhǎng)度L。 (2)滑塊的質(zhì)量m及AB板與物塊的動(dòng)摩擦因數(shù)。 (3)木板AB部分至少多長(zhǎng)才能保證物塊不從上面掉下來(lái)。 答案 22、如圖所示,一滑板B靜止在水平面上,上表面所在平面與固定于豎直平面內(nèi)、半徑為R的1/4圓形光滑軌道相切于Q。一物塊A從圓形軌道與圓心等高的P點(diǎn)無(wú)初速度釋放,當(dāng)物塊經(jīng)過(guò)Q點(diǎn)滑上滑板之后即刻受到大小F=2μmg、水平向左的恒力持續(xù)作用。已知物塊、滑板的質(zhì)量均為m,滑板與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ,物塊與滑板間的動(dòng)摩擦因數(shù)3μ,物塊可視為質(zhì)點(diǎn),重力加速度取g. (1)求物塊滑到Q點(diǎn)的速度大?。? (2)通過(guò)計(jì)算判斷物塊在滑板上滑行過(guò)程中,滑板是否滑動(dòng); (3)滑板足夠長(zhǎng),求物塊A與滑板B之間產(chǎn)生的內(nèi)能? 答案 23、如圖所示,光滑水平臺(tái)面MN上放兩個(gè)相同小物塊A、B,右端N處與水平傳送帶理想連接,傳送帶水平部分長(zhǎng)度L=8m,沿逆時(shí)針?lè)较蛞院愣ㄋ俣葀0=2m/s勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。物塊A、B(大小不計(jì),視作質(zhì)點(diǎn))與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ=0.2,物塊A、B質(zhì)量均為m=1kg。開始時(shí)A、B靜止,A、B間壓縮一輕質(zhì)短彈簧?,F(xiàn)解除鎖定,彈簧彈開A、B,彈開后B滑上傳送帶,A掉落到地面上的Q點(diǎn),已知水平臺(tái)面高h(yuǎn)=0.8m,Q點(diǎn)與水平臺(tái)面間右端間的距離S=1.6m,g取10m/s2。 (1)求物塊A脫離彈簧時(shí)速度的大?。? (2)求彈簧儲(chǔ)存的彈性勢(shì)能; (3)求物塊B在水平傳送帶上運(yùn)動(dòng)的時(shí)間。 答案 24、如圖所示,半徑為R=0.4m的光滑圓弧軌道AB與粗糙的水平軌道BO相切于B點(diǎn),一帶電量q=+0.2C質(zhì)量m=0.4kg的小物塊從A點(diǎn)由靜止釋放,經(jīng)過(guò)BO后以v =1 m/s的速度從O點(diǎn)水平拋出,擊中右下側(cè)擋板上的P點(diǎn)。以O(shè)為原點(diǎn)在豎直面內(nèi)建立如圖所示的平面直角坐標(biāo)系,擋板形狀滿足方程 (x和y的單位均為m),在y軸的左側(cè)區(qū)域存在豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng),場(chǎng)強(qiáng)E=20V/m,小物塊與軌道BO間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ = 0.1,g 取10 m/s2。求 (1)小物塊經(jīng)過(guò)B點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力大小 (2)水平軌道BO的長(zhǎng)度 (3)P點(diǎn)的坐標(biāo) 答案 25、某同學(xué)利用下述裝置對(duì)輕質(zhì)彈簧的彈性勢(shì)能進(jìn)行探究:一輕質(zhì)彈簧放置在光滑水平桌面上,彈簧左端固定,右端與一小球接觸而不固連;彈簧處于原長(zhǎng)時(shí),小球恰好在桌面邊緣,如圖(a)所示。向左推小球,使彈黃壓縮一段距離后由靜止釋放;小球離開桌面后落到水平地面。通過(guò)測(cè)量和計(jì)算,可求得彈簧被壓縮后的彈性勢(shì)能。回答下列問(wèn)題: ⑴本實(shí)驗(yàn)中可認(rèn)為,彈簧被壓縮后的彈性勢(shì)能Ep與小球拋出時(shí)的動(dòng)能Ek相等。已知重力加速度大小為g。為求得Ek,至少需要測(cè)量下列物理量中的__________(填正確答案標(biāo)號(hào))。 A.小球的質(zhì)量mB.小球拋出點(diǎn)到落地點(diǎn)的水平距離s C.桌面到地面的高度hD.彈簧的壓縮量Δx E.彈簧原長(zhǎng)l0 ⑵用所選取的測(cè)量量和已知量表示Ek,得Ek= _________。 ⑶圖(b)中的直線是實(shí)驗(yàn)測(cè)量得到的s-Δx圖線。從理論上可推出,如果h不變,m增加,s-Δx圖線的斜率會(huì)________(填“增大”、“減小”或“不變”);如果m不變,h增加,s-Δx圖線的斜率會(huì) ______(填“增大”、“減小”或“不變”)。由圖(b) 中給出的直線關(guān)系和Ek的表達(dá)式可知,Ep與Δx的_____次方成正比。 答案 ⑴ABC ⑵ ⑶減小 增大 2 26、如圖所示,勁度系數(shù)為k的輕彈簧,左端連著絕緣介質(zhì)小球B,右端連在固定板上,放在光滑絕緣的水平面上。整個(gè)裝置處在場(chǎng)強(qiáng)大小為E、方向水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)中?,F(xiàn)有一質(zhì)量為m、帶電荷量為+q的小球A,從距B球?yàn)镾處自由釋放,并與B球發(fā)生碰撞。碰撞中無(wú)機(jī)械能損失,且A球的電荷量始終不變。已知B球質(zhì)量為A球質(zhì)量的3倍,A、B小球均可視為質(zhì)點(diǎn)。求: (1)A球與B球碰撞前瞬間的速度v0; (2)求A球與B球第一次碰撞后瞬間,A球的速度v1和B球的速度v2; (3)B球被碰后的運(yùn)動(dòng)為周期性運(yùn)動(dòng),其運(yùn)動(dòng)周期,要使A球與B球第二次仍在B球的初始位置迎面相碰,求勁度系數(shù)k的可能取值。 答案 (1)設(shè)A球與B球碰撞前瞬間的速度為v0, 由動(dòng)能定理得, ① …………(2分) 解得: ②…………(2分) (2)碰撞過(guò)程中動(dòng)量守恒 ③ …………(1分) 機(jī)械能無(wú)損失,有 ④ …………(1分) 聯(lián)立③④解得 方向向左 …………(1分) 方向向右 …………(1分) (3)要使m與M第二次迎面碰撞仍發(fā)生在原位置,則必有A球重新回到O處所用 的時(shí)間t恰好等于B球的 ⑥ …………(1分) (n=0 、1 、2 、3 ……) ⑦ …………(1分) 由題意得: ⑧ …………(1分) 解得: (n=0 、1 、2 、3 ……)………(1分) 27、如圖所示,一水平直軌道CF與半徑為R的半圓軌道ABC在C點(diǎn)平滑連接,AC在豎直方向,B點(diǎn)與圓心等高。一輕彈簧左端固定在F處,右端與一個(gè)可視為質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量為的小鐵塊甲相連。開始時(shí),彈簧為原長(zhǎng),甲靜止于D點(diǎn)?,F(xiàn)將另一與甲完全相同的小鐵塊乙從圓軌道上B點(diǎn)由靜止釋放,到達(dá)D點(diǎn)與甲碰撞,并立即一起向左運(yùn)動(dòng)但不粘連,它們到達(dá)E點(diǎn)后再返回,結(jié)果乙恰回到C點(diǎn)。已知CD長(zhǎng)為L(zhǎng)1,DE長(zhǎng)為L(zhǎng)2,EC段均勻粗糙,ABC段和EF段均光滑,彈簧始終處于彈性限度內(nèi)。 (1)求直軌道EC段與物塊間動(dòng)摩擦因素. (2)要使乙返回時(shí)能通過(guò)最高點(diǎn)A,可在乙由C向D運(yùn)動(dòng)過(guò)程中過(guò)C點(diǎn)時(shí),對(duì)乙加一水平向左恒力,至D點(diǎn)與甲碰撞前瞬間撤去此恒力,則該恒力至少多大? 答案 (1)設(shè)乙與甲碰前瞬間速度為,碰后瞬間速度為,甲乙一起返回到D時(shí)速度為. 乙從B到D有 ①-------(2分) 碰撞過(guò)程由動(dòng)量守恒得 ②-------(2分) 甲乙從D到E再回到D有 ③--(3分) 乙從D到C 有 ④-------(3分) 聯(lián)立解得 (2)設(shè)對(duì)乙加的最小恒力為F 從B到D有 ⑤-------(2分) 碰撞過(guò)程由動(dòng)量守恒得 ⑥---(1分) 甲乙從D到E再回到D有 ⑦-(1分) 乙從D到A有 ⑧---(2分) 在A點(diǎn)有 ⑨-------(2分) 聯(lián)立⑤⑥⑦⑧⑨解得-------------------(2分) 28、如圖,兩塊相同平板P1、P2置于光滑水平面上,質(zhì)量均為m。P2的右端固定一輕質(zhì)彈簧,左端A與彈簧的自由端B相距L。物體P置于P1的最右端,質(zhì)量為2m且可以看作質(zhì)點(diǎn)。P1與P以共同速度v0向右運(yùn)動(dòng),與靜止的P2發(fā)生碰撞,碰撞時(shí)間極短,碰撞后P1與P2粘連在一起,P壓縮彈簧后被彈回并停在A點(diǎn)(彈簧始終在彈性限度內(nèi))。P與P2之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,求 (1) P1、P2剛碰完時(shí)的共同速度v1和P的最終速度v2; (2) 此過(guò)程中彈簧最大壓縮量x和相應(yīng)的彈性勢(shì)能Ep 答案 (1) , (2) , 29、如圖光滑水平導(dǎo)軌AB的左端有一壓縮的彈簧,彈簧左端固定,右端前放一個(gè)質(zhì)量為m=1kg的物塊(可視為質(zhì)點(diǎn)),物塊與彈簧不粘連,B點(diǎn)與水平傳送帶的左端剛好平齊接觸,傳送帶的長(zhǎng)度BC的長(zhǎng)為L(zhǎng)=6m,沿逆時(shí)針?lè)较蛞院愣ㄋ俣葀=2m/s勻速轉(zhuǎn)動(dòng).CD為光滑的水平軌道,C點(diǎn)與傳送帶的右端剛好平齊接觸,DE是豎直放置的半徑為R=0.4m的光滑半圓軌道,DE與CD相切于D點(diǎn).已知物塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.2,取g=10m/s2. (1)若釋放彈簧,物塊離開彈簧,滑上傳送帶剛好能到達(dá)C點(diǎn),求彈簧儲(chǔ)存的彈性勢(shì)能Ep; (2)若釋放彈簧,物塊離開彈簧,滑上傳送帶能夠通過(guò)C點(diǎn),并經(jīng)過(guò)圓弧軌道DE,從其最高點(diǎn)E飛出,最終落在CD上距D點(diǎn)的距離為x=1.2m處(CD長(zhǎng)大于1.2m),求物塊通過(guò)E點(diǎn)時(shí)受到的壓力大??; (3)滿足(2)條件時(shí),求物塊通過(guò)傳送帶的過(guò)程中產(chǎn)生的熱能. 答案 分析: (1)彈簧彈性的勢(shì)能完全轉(zhuǎn)化為木塊的動(dòng)能,木塊通過(guò)傳送帶時(shí)滑動(dòng)摩擦力做的功等于木塊動(dòng)能的變化,據(jù)此計(jì)算可得; (2)滑塊從E點(diǎn)開始做平拋運(yùn)動(dòng),根據(jù)平勢(shì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律求得木塊經(jīng)過(guò)E點(diǎn)時(shí)的速度,再根據(jù)牛頓第二定律求得木塊在E點(diǎn)受到的壓力; (3)求出木塊經(jīng)過(guò)傳送帶時(shí)與傳送帶間的相對(duì)位移,根據(jù)Q=fL求得因摩擦產(chǎn)生的熱能. 解答: 解:(1)滑塊經(jīng)過(guò)傳送帶時(shí),摩擦力做的功等于滑塊動(dòng)能的變化,故有: 可知滑塊釋放時(shí)的動(dòng)能 彈簧釋放時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能完全轉(zhuǎn)化為木塊的動(dòng)能,所以滑塊剛好到達(dá)傳送帶C點(diǎn)時(shí)彈簧儲(chǔ)存的彈性勢(shì)能為:12J; (2)小滑塊離開E點(diǎn)做平拋運(yùn)動(dòng),由平拋知識(shí)有: 水平方向:x=vEt 豎直方向: 由此可得,滑塊在E點(diǎn)的速度為: 根據(jù)牛頓第二定律有:在E點(diǎn)有: 可得滑塊受到的壓力為: (3)根據(jù)動(dòng)能定理有:滑塊從D到E的過(guò)程中只有重力做功: 代入數(shù)據(jù)解得:滑塊經(jīng)過(guò)D點(diǎn)時(shí)的速度為:vD=5m/s 滑塊經(jīng)過(guò)傳送帶時(shí)只有阻力做功,根據(jù)動(dòng)能定理有: 代入數(shù)據(jù)可解得:vB=7m/s 因?yàn)榛瑝K做勻減速運(yùn)動(dòng),故有: L=t,可得滑塊在傳送帶上運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為:t= 由此可知滑塊在傳送帶上滑動(dòng)時(shí),滑塊相對(duì)于傳送帶的位移為:x=L+vt=6+21m=8m 所以滑塊因摩擦產(chǎn)生的熱量為:Q=μmgx=0.21108J=16J 答:(1)若釋放彈簧,物塊離開彈簧,滑上傳送帶剛好能到達(dá)C點(diǎn),彈簧儲(chǔ)存的彈性勢(shì)能Ep為12J; (2)若釋放彈簧,物塊離開彈簧,滑上傳送帶能夠通過(guò)C點(diǎn),并經(jīng)過(guò)圓弧軌道DE,從其最高點(diǎn)E飛出,最終落在CD上距D點(diǎn)的距離為x=1.2m處(CD長(zhǎng)大于1.2m),物塊通過(guò)E點(diǎn)時(shí)受到的壓力大小為12.5N; (3)滿足(2)條件時(shí),求物塊通過(guò)傳送帶的過(guò)程中產(chǎn)生的熱能為16J. 30、如圖所示,光滑絕緣水平桌面上固定一絕緣擋板P,質(zhì)量分別為mA和mB的小物塊A和B(可視為質(zhì)點(diǎn))分別帶有+QA和+QB的電荷量,兩物塊由絕緣的輕彈簧相連,一不可伸長(zhǎng)的輕繩跨過(guò)定滑輪,一端與物塊B連接,另一端連接輕質(zhì)小鉤。整個(gè)裝置處于正交的場(chǎng)強(qiáng)大小為E、方向水平向左的勻強(qiáng)電場(chǎng)和磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向水平向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。物塊A,B開始時(shí)均靜止,已知彈簧的勁度系數(shù)為K,不計(jì)一切摩擦及AB間的庫(kù)侖力,在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中物塊A、B所帶的電荷量不變,物塊B不會(huì)碰到滑輪,物塊A、B均不離開水平桌面。若在小鉤上掛一質(zhì)量為M的物塊C并由靜止釋放,可恰使物塊A對(duì)擋板P的壓力為零,但不會(huì)離開P,則 (1)求物塊C下落的最大距離; (2)求小物塊C下落到最低點(diǎn)的過(guò)程中,小物塊B的電勢(shì)能的變化量、彈簧的彈性勢(shì)能變化量; (3)若C的質(zhì)量改為2M,求小物塊A剛離開擋板P時(shí)小物塊B的速度大小以及此時(shí)小物塊B對(duì)水平桌面的壓力。 答案 (1)(2) ;; (3);解析:(1)開始時(shí)彈簧的形變量為x1,對(duì)物體B由平衡條件可得:kx1=QBE設(shè)A剛離開擋板時(shí),彈簧的形變量為x2,對(duì)物塊B由平衡條件可得:kx2=QAE故C下降的最大距離為:h=x1+x2=(2)物塊C由靜止釋放下落h至最低點(diǎn)的過(guò)程中, B的電勢(shì)能增加量為: △Ep=QBEh=由能量守恒定律可知: 物塊由靜止釋放至下落h至最低點(diǎn)的過(guò)程中, c的重力勢(shì)能減小量等于 B的電勢(shì)能的增量和彈簧彈性勢(shì)能的增量 即:Mgh=QBEh+△E彈 解得:△E彈=故小物塊C下落到最低點(diǎn)的過(guò)程中,小物塊B的電勢(shì)能的變化量為,彈簧的彈性勢(shì)能變化量為△E彈=(3)當(dāng)C的質(zhì)量為2M時(shí), 設(shè)A剛離開擋板時(shí)B的速度為V, 由能量守恒定律可知:2Mgh=QBEh+△E彈+(2M+mB)V2 解得A剛離開P時(shí)B的速度為:V=因?yàn)槲飰KAB均不離開水平桌面, 設(shè)物體B所受支持力為NB1,所以對(duì)物塊B豎直方向受力平衡: mBg=NB1+QBvB 由牛頓第三定律得:NB=NB1 解得:NB= 故小物塊A剛離開擋板P時(shí)小物塊B的速度大小為:V= 此時(shí)小物塊B對(duì)水平桌面的壓力為:NB=- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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