精英家教網(wǎng)如圖,一質(zhì)量為M=0.4kg的特制玩具小車(chē)停在水平軌道上A處,小車(chē)前部有一光滑短水平板,平板距離水平軌道豎直高度為h=6cm,平板上靜置一質(zhì)量為m=0.2kg的小球,另一半徑為R=47cm的固定半圓軌道CB與水平軌道在同一豎直平面內(nèi)相接于點(diǎn)B,半圓軌道過(guò)B點(diǎn)的切線水平,與小車(chē)前部的光滑平板等高.玩具小車(chē)在距B點(diǎn)水平距離為L(zhǎng)=4.8m處裝著小球以恒定功率P0=8W啟動(dòng),假設(shè)他們水平軌道上受到的阻力恒定,當(dāng)它們達(dá)到最大速度時(shí),小車(chē)恰好與半圓軌道在B點(diǎn)相碰,且碰后立即停止,而小球則進(jìn)入半圓軌道,在B點(diǎn)時(shí)其速度VB=8m/s,即與小車(chē)最大速度相同,小球上升到C點(diǎn)時(shí)速度水平大小為VC=4m/s,之后再水平射出又落在水平軌道上的D點(diǎn).試求:(不計(jì)空氣阻力,g=10m/s2
(1)小球最后落到水平軌道上D點(diǎn)時(shí)的速度大小;
(2)小球經(jīng)過(guò)半圓軌道過(guò)程中,克服摩擦阻力做的功;
(3)小車(chē)在水平軌道上加速所用時(shí)間.
分析:(1)小球從C到D的過(guò)程中機(jī)械能守恒,根據(jù)機(jī)械能守恒定律求出小球最后落到水平軌道上D點(diǎn)時(shí)的速度大。
(2)對(duì)小球B到C的過(guò)程運(yùn)用動(dòng)能定理,求出克服摩擦阻力做功的大。
(3)當(dāng)小車(chē)所受的阻力和牽引力相等時(shí),速度最大,對(duì)小車(chē)和小球整體在A到B的過(guò)程中運(yùn)用動(dòng)能定理,求出加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間.
解答:解:(1)小球從C到D機(jī)械能守恒,以水平軌道為零勢(shì)面,有:mg(2R+h)+
1
2
m
v
2
C
=
1
2
m
v
2
D

代入數(shù)據(jù)得:vD=
2g(2R+h)+
v
2
C
=
20×(2×0.47+0.06)+16
=6m/s

(2)小球從B到C克服阻力做功為W,由動(dòng)能定理有:-mg2R-W=
1
2
m
v
2
C
-
1
2
m
v
2
B

得:W=
1
2
m
v
2
B
-
1
2
m
v
2
C
-2mgR

代入數(shù)據(jù)解得W=2.92J.
(3)小車(chē)和小球從A到B,由動(dòng)能定理有:P0t-fL=
1
2
(M+m)
v
2
B

又因?yàn)檫_(dá)到最大速度VB時(shí),有:P0=FvB=fvB
聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)得小車(chē)加速時(shí)間為t=3s  
答:(1)小球最后落到水平軌道上D點(diǎn)時(shí)的速度大小為6m/s.
(2)小球經(jīng)過(guò)半圓軌道過(guò)程中,克服摩擦阻力做的功為2.92J.
(3)小車(chē)在水平軌道上加速所用時(shí)間為3s.
點(diǎn)評(píng):本題考查了動(dòng)能定理、機(jī)械能守恒定律的綜合運(yùn)用,關(guān)鍵理清運(yùn)動(dòng)過(guò)程,選擇好研究的對(duì)象和研究的過(guò)程,運(yùn)用動(dòng)能定理進(jìn)行求解.
練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

如圖,一質(zhì)量為m=10kg的物體,由1/4光滑圓弧軌道上端從靜止開(kāi)始下滑,到達(dá)底端后沿水平面向右滑動(dòng)1m距離后停止.已知軌道半徑R=0.8m,g=10m/s2,求:
(1)物體滑至圓弧底端時(shí)的速度大小
(2)物體滑至圓弧底端時(shí)對(duì)軌道的壓力大小
(3)物體沿水平面滑動(dòng)過(guò)程中,摩擦力做的功.

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

如圖,一質(zhì)量為M=0.4kg的特制玩具小車(chē)停在水平軌道上A處,小車(chē)前部有一光滑短水平板,平板距離水平軌道豎直高度為h=6cm,平板上靜置一質(zhì)量為m=0.2kg的小球,另一半徑為R=47cm的固定半圓軌道CB與水平軌道在同一豎直平面內(nèi)相接于點(diǎn)B,半圓軌道過(guò)B點(diǎn)的切線水平,與小車(chē)前部的光滑平板等高。玩具小車(chē)在距B點(diǎn)水平距離為L=4.8m處裝著小球以恒定功率P0=8W啟動(dòng),假設(shè)他們水平軌道上受到的阻力恒定,當(dāng)它們達(dá)到最大速度時(shí),小車(chē)恰好與半圓軌道在B點(diǎn)相碰,且碰后立即停止,而小球則進(jìn)入半圓軌道,在B點(diǎn)時(shí)其速度VB=8m/s,即與小車(chē)最大速度相同,小球上升到C點(diǎn)時(shí)速度水平大小為VC=4m/s,之后再水平射出又落在水平軌道上的D點(diǎn)。試求:(不計(jì)空氣阻力,g=10m/s2

(1)小球最后落到水平軌道上D點(diǎn)時(shí)的速度大小;

(2)小球經(jīng)過(guò)半圓軌道過(guò)程中,克服摩擦阻力做的功;

(3)小車(chē)在水平軌道上加速所用時(shí)間。

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

如圖,一質(zhì)量為M=0.4kg的特制玩具小車(chē)停在水平軌道上A處,小車(chē)前部有一光滑短水平板,平板距離水平軌道豎直高度為h=6cm,平板上靜置一質(zhì)量為m=0.2kg的小球,另一半徑為R=47cm的固定半圓軌道CB與水平軌道在同一豎直平面內(nèi)相接于點(diǎn)B,半圓軌道過(guò)B點(diǎn)的切線水平,與小車(chē)前部的光滑平板等高。玩具小車(chē)在距B點(diǎn)水平距離為L=4.8m處裝著小球以恒定功率P0=8W啟動(dòng),假設(shè)他們水平軌道上受到的阻力恒定,當(dāng)它們達(dá)到最大速度時(shí),小車(chē)恰好與半圓軌道在B點(diǎn)相碰,且碰后立即停止,而小球則進(jìn)入半圓軌道,在B點(diǎn)時(shí)其速度VB=8m/s,即與小車(chē)最大速度相同,小球上升到C點(diǎn)時(shí)速度水平大小為VC=4m/s,之后再水平射出又落在水平軌道上的D點(diǎn)。試求:(不計(jì)空氣阻力,g=10m/s2

(1)小球最后落到水平軌道上D點(diǎn)時(shí)的速度大。

(2)小球經(jīng)過(guò)半圓軌道過(guò)程中,克服摩擦阻力做的功;

(3)小車(chē)在水平軌道上加速所用時(shí)間。

查看答案和解析>>

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

如圖,一質(zhì)量為M=0.99kg的木塊靜止在水平軌道B點(diǎn),水平軌道與半徑為R=10m光滑弧形軌道相切于B點(diǎn),F(xiàn)有一質(zhì)量為m=10g的子彈以v0=500m/s的水平速度從左邊射入木塊且未穿出。已知木塊與水平軌道的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.5,g=10m/s2,求:

   (1)子彈射入木塊時(shí)與木塊獲得的共同速率及此時(shí)木塊對(duì)軌道的壓力大小

   (2)子彈射入木塊后與木塊在弧形軌道上升的最大高度h

   (3)木塊從弧形軌道返回水平面后到靜止時(shí)距B點(diǎn)的距離s。

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊(cè)答案