| 动能定理解决多过程问题 题目答案及解析

稿件来源:高途

| 动能定理解决多过程问题题目答案及解析如下,仅供参考!

必修2

第七章 机械能守恒定律

7.7 动能和动能定理

动能定理解决多过程问题

如图所示,$AB$为半径$R=5\;\rm m$的光滑圆弧轨道,对应的圆心角为$\theta=53^\circ$$AB$与水平粗糙轨道$BC$相切于$B$点,$BC$长度为$l=5\;\rm m$$CD$为半径$r=0.5\;\rm m$的竖直固定的光滑半圆轨道,$CD$$BC$相切于$C$点。将质量为$m=0.5\;\rm kg$可视为质点的滑块从图中的$A$点由静止释放,重力加速度$g$$10\;\rm m/s^{2}$$\sin53^\circ=0.8$$\cos53^\circ=0.6$

求滑块运动到圆弧轨道最低点$B$时对轨道的压力大小;

[["

滑块运动到圆弧轨道最低点$B$时对轨道的压力大小为$9\\;\\rm N$

"]]

滑块从$A$$B$运动过程中,由机械能守恒定律得

$mgR(1-\cos\theta)= \dfrac{1}{2}mv_{B}^{2}$

代入数据解得:$v_{B}=2\sqrt{10}\;\rm m/s$

在最低点,对滑块,由牛顿第二定律有

$F_{NB}-mg=m\dfrac{v_{B}^{2}}{R}$

解得:$F_{NB}=9\;\rm N$

由牛顿第三定律可知,滑块在最低点对轨道的压力大小为$9\;\rm N$

若滑块与粗糙水平面间的动摩擦因数$\mu =0.5$,滑块停在距$B$多远处?

[["

滑块停在距$B4m$

"]]

设滑块停在轨道$BC$上离$B$点距离为$L$

滑块在水平面上向右滑行过程,由动能定理得

$-\mu mgL=0- \dfrac{1}{2}mv_{B}^{2}$

解得:$L=4\;\rm m$

若滑块与粗糙水平面间的动摩擦因数$\mu = \dfrac{1}{8}$,滑块能否到达$D$点?若能到达,滑块经过$D$点时对轨道的压力多大?

[["

能到达,滑块经过$D$点时对轨道的压力为$2.5\\;\\rm N$

"]]

设恰好到达$D$点时速度为$v_{D}$,则有$mg = m\dfrac{v_{D}^{2}}{r}$

解得:$v_{D} = \sqrt{5}\;\rm m/s$

假设滑块能到达$D$点,设滑块经过最高点$D$时速度为$v$,由$B$$D$,根据动能定理得

$-\mu mgl-mg\cdot 2r= \dfrac{1}{2}mv^{2} - \dfrac{1}{2}mv_{B}^{2}$

解得:$v = \dfrac{1}{2}\sqrt{30}\;\rm m/s$

由于$v\gt v_{D}$

故滑块能达到$D$点。设在$D$点轨道对滑块的压力大小为$F_{ND}$,则$F_{ND} + mg = m\dfrac{v^{2}}{r}$

代入数据解得:$F_{ND}=2.5\;\rm N$

由牛顿第三定律可知,滑块经过$D$点时对轨道的压力为$2.5\;\rm N$

| 动能定理解决多过程问题题目答案及解析(完整版)

去刷题
相关题库:
如图所示,在平面直角坐标系第三象限存在竖直向上的匀强电场,场强大小为;第二象限存在水平向右的匀强电场,场强大小也为;第一象限存在水平向左的匀强电场,场强大小为。一质量为、电荷量为的正离子从 点由静止释放,点位置坐标为(,),不计该离子的重力。 如图所示,有一带电物块(可视为质点)静止在光滑斜面的 处,物块的电荷量,质量 ,斜面的倾角为。斜面与水平绝缘轨道 平滑,在直线 左侧有水平向左的匀强电场, 右侧有水平向右的匀强电场,水平轨道 与竖直平面内的半圆形绝缘光滑轨道 平滑连接,半圆形轨道的半径。现撤去电场,物块从 处由静止下滑,恰好能通过半圆形轨道的最高点 ,然后落至水平轨道 上。已知 距离水平轨道的高度为,带电物块与 间的动摩擦因数为 ,取 ,求: 如图所示,左端为四分之一圆弧的木板静止置于光滑水平面上,圆弧与木板水平部分相切于点。在木板右端固定一轻弹簧,其自由端位于木板上点正上方,将质量为的小物块(可视为质点)自点上方高度为处的某点静止释放,沿切线进入圆弧,已知长木板质量为,圆弧的半径为,,段粗糙,与小物块间的动摩擦因数为,其余部分均光滑。重力加速度为。 如图所示,质量的小车静止在光滑水平地面,左侧紧靠竖直墙壁。小车上固定一条内壁光滑的轨道,该轨道由一半径和两个半径的四分之一圆形管道组成。将质量的小球从管口点正上方处由静止释放,重力加速度。求: 如图所示,是光滑绝缘的半圆形轨道,位于竖直平面内,直径竖直,轨道半径为,下端与水平光滑绝缘轨道在点平滑连接,整个轨道处在水平向左的匀强电场中。现有一质量为、带正电的小球(可视为质点)由水平轨道上的点静止释放,已知之间的距离,滑块受到的静电力大小为,重力加速度为。 某一斜面固定在水平地面上,顶端到正下方水平面点的高度为,斜面与水平面平滑连接,斜面的倾角为。一小木块从斜面的顶端由静止开始下滑,滑到水平面上的点停下,已知木块与斜面、水平面间的动摩擦因数均为,点到点的距离为,重力加速度为,则下列说法正确的是
今日推荐