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力学习题集(一)

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  • 2025/6/2 15:14:56

故n=

tT?tR2?(R?h)gR?h

(2)代入数据得 n= 105圈

25、如图甲所示,质量为M、长L=1.0 m、右端带有竖直挡板的木板B静止在光滑水平面上,一个质量为m的小木块A(可视为质点),以水平速度v0=4.0 m/s滑上B的左端,而后与右端挡板碰撞,最后恰好滑到木板B的左端.已知M/m=3,并设A与挡板碰撞时无机械能损失,碰撞时间可以忽略,求:

(1)A、B最终的速度.

(2)木块A与木块B间的动摩擦因数.

(3)在图乙所给坐标中画出此过程中B相对地的v-t图线.(要写出分析和计算)

答案:(1)对M、m系统相互作用的全过程,由动量守恒定律得mv0 = (M+m)v 解得v=1 m/s

(2)A、B相互作用的全过程中,摩擦生热等于机械能的减少,即 μmg·2L=

12

mv02-

12(M+m)v2 解得 μ=0.3

(3)研究A、B系统,从A滑上B至A相对B滑行距离为L的过程,由动量守恒和能量守恒可得mv0 = mv1+Mv2

μmg·L=解得v1=

12mv02-

12mv12-

12Mv22

2?222?322=3.12 m/s,v2==0.29 m/s

2?322以上为A、B碰前瞬间的速度,或v1′==-1.12 m/s,v2′=

2?22=1.71 m/s

此为A、B刚碰后瞬间的速度

?mg0.3?m?10?B的加速度为aB==1 m/s2

M3m故碰前B加速时间为t1=

v2aB=0.29 s

碰后B减速时间为t2=

?v2?v2aB=0.71 s

故B对地的v-t图象如图所示。

26、在粗糙水平面上有一个三角形木块,在它的两个粗糙斜面上分别放两个质量为m1和m2的小木块,m1>m2,如图所示.已知三角形木块和两个小木块均静止,则粗糙水平面对三角形木块

A.有摩擦力作用,摩擦力方向水平向右

9

B.有摩擦力作用,摩擦力方向水平向左

C.有摩擦力作用,但其方向无法确定,因为m1、m2、θ1、θ2的数值并未给出 D.没有摩擦力作用 答案:D

27、某同学欲通过Internet查询“神舟”五号飞船绕地球运行的相关科技数据,从而将其与地球同步卫星进行比较.他了解到“神舟”五号在圆周轨道上运转一圈的时间大约为90分钟,由此可得出

A.“神舟”五号在圆周轨道上的运行速率比地球同步卫星小 B.“神舟”五号在圆周轨道上的运行角速度比地球同步卫星小

C.“神舟”五号在圆周轨道上的运行离地面高度比地球同步卫星低 D.“神舟”五号运行的向心加速度比地球同步卫星小 答案:C

28、如图所示,质量为m的物块与转台之间能出现的最大静摩擦力为物块重力的k倍,它与转轴OO′相距R.物块随转台由静止开始转动,当转速增加到一定值时,物块即将在转台上滑动,在物块由静止到开始滑动前的这一过程中,转台对物块做的功为

A.0 B.2πkmgR

C.2kmgR

D.

12kmgR

答案:D

29、一列简谐横波某时刻的波形图如图5所示,此时质点P的速度方向沿y轴负方向.则

A.这列波沿x轴正方向传播

B.当质点P位于最低点时,质点b一定到达x轴下方 C.当质点P位于最低点时,质点a一定到达平衡位置

D.当质点P位于最低点时,质点b一定到达平衡位置

答案:B 30、A、B两球在光滑水平面上沿一直线同向运动,A球动量是5 kg· m/s,B球的动量是7 kg· m/s.当A球追上B球发生碰撞后,A、B两球动量的可能值分别为(单位均为kg·m/s)

A.6,6 B.4,9 C.-2,14 D.-5,17 答案:C 31、“神舟”五号飞船完成了预定空间科学和技术试验任务后,返回舱开始从太空向地球表面按预定轨道返回.返回舱开始时通过自身制动发动机进行调控变速下降,穿越大气层后,在一定的高度打开阻力降落伞进一步减速下降.这一过程中若返回舱所受空气阻力与速度的平方成正比,比例系数(空气阻力系数)为k,所受空气浮力恒定不变,且认为竖直降落,从某时刻开始计时,返回舱的运动v—t图象如图中的AD曲线所示.图中AB是曲线AD在A点的切线,切线交于横轴一点B,其坐标为(8,0),

2

CD是曲线AD的渐近线.假如返回舱总质量M=400 kg,g取10 m/s.试问:

(1)返回舱在这一阶段是怎样运动的?

(2)在初始时刻v=160 m/s,此时它的加速度多大? (3)推证空气阻力系数k的表达式并计算其值。

答案:(1)根据速度图象性质可以得出,该曲线的切线斜率逐渐减小,表明这一阶段返回舱开始做加速度逐渐减小的减速运动,最后是匀速运动(收尾速度)。

(2)在初始速度v=160 m/s时,过A点切线的斜率即为此时的加速度大小:

a=

?v?t=

160?08m/s=20 m/s

10

22

(3)设返回舱所受空气浮力为f,在t=0时,根据牛顿第二定律则有:kv+f-Mg=Ma 由图线知返回舱最终速度为vm=4 m/s时,返回舱受力平衡,即有:kvm2+f-Mg=0

Ma由上述两式解得: k=2=0.313。 2v?vm32、如图所示,EF为一水平面,O点左侧是粗糙的,O点右侧是光滑的.一轻质弹簧右端与墙壁固定,左端与质量为m的小物块A相连,A静止在O点,弹簧处于原长状态.质量为m的物块B,在大小为F的水平恒力作用下由C处从静止开始向右运动.

已知物块B与EO面间的滑动摩擦力大小为F/4,物块B运动到

O点与物块A相碰并一起向右运动(设碰撞时间极短),运动到D点时撤去外力F.已知CO=4s,OD=s。试求撤去外力后:(1)弹簧的最大弹性势能;(2)物块B最终离O点的距离。

答案:(1)B与A碰撞前,速度由动能定理(F-(F?1F)142

F)·4s=

12mv02

得:v0=2?4m·4s=

6Fsm

12B与A碰撞时,由动量守恒定律 mv0=2mv1 得v1=

6Fsm从碰后到物块A、B速度减为零的过程中,由能量转化与守恒定律得:

15Epm=F·s+·2mv12=Fs

22(2)设撤去外力F后,A、B一起回到O点速度为v2,由机械能守恒得

2m在返回O点时,A、B开始分离且B在滑动摩擦力作用下向左做匀减速直线运动,设物块B最终离O点最大距离为L。

11由动能定理得:-F·L=0-mv22 L=5s。

4233、如图所示,A、B两球的质量相同,A球系在不可伸长的绳上,B球固定在轻质弹簧上,把两球都拉到水平位置(绳和弹簧均拉直且为原长),然后释放,当

B O O A 小球通过悬点O正下方的C点时,弹簧和绳子等长,则此

A.A、B两球的动能相等 B.A球的重力势能的减少大于B球重力势能的减少 C.A球的速度大于B球的速度

C C D.A球的系统的机械能大于B球系统的机械能

答案:C

34、竖直向上抛出一个物体,经3s到达最高点,设第2s内该物体动量变化的大小为△P1,物体

克服重力所做的功为W1;第3s内该物体动量变化的大小为△P2,物体克服重力所做的功为W2,若不计空气阻力,则 A.△P1=△P2,W1>W2 B.△P1=△P2,W1=W2 C.△P1>△P2,W1>W2 D.△P1>△P2,W1

答案:A

2

11

Epm=2·

1mv22 v2=

5Fs

35、 A、B两个矩形木块用轻弹簧相连接,弹簧的劲度系数为k,木块A的质C 量为m,木块B的质量为2m。将它们竖直叠放在水平地面上处于静止状态,如图所示。 H (1)用力将木块A缓慢地竖直向上提起,A向上提起多大高度时,木块B将

A 离开水平地面。

(2)如果将另一块质量为m的物块C从距木块A高H处自由落下,C与A相碰后,立即与A粘在一起,不再分开,再将弹簧压缩,此后,A、C向上弹起,最终能使木块B刚好离开地面。如果木块C的质量减为m/2,要使木块B不离

B 开水平地面,那么木块C自由落下的高度h距A不能超过多少?

答案:(1)3mg/k (2)h≤3(H-3mg/k)

36、如图所示,有一直角V型槽,固定在水平地面上,槽的两侧壁与水平面的夹角均为450。有一质量为m的立方体均匀木块放在槽内。木块与槽两侧面间的动摩擦因素分别为μ1和μ2 ,且μ1﹥μ2。现用水平力推木块使之沿槽方向运动,则木块所受摩擦力为

12

450 450 A、(μ1+μ2)mg B、(μ1+μ2)mg

24

22

C、(μ1+μ2)mg D、μ1 mg

22答案:C

37、如图所示,竖直放置的轻弹簧一端固定在地面上,另一端与斜面体P固定,P与斜放的固定挡板MN接触且处于静止状态,则斜面体P此刻受到外力的个数可能是

A、2个或3个 B、2个或4个 C、3个或4个 D、4个或5个 答案:B

38、有一个物体以初速度v0沿倾角为θ的足够长的粗糙斜面上滑,已知物体与该斜面间的动摩擦因数μ< tanθ,下列表示该物体的速度v随时间t变化的图线中可能正确的是

v v v v 2 2 2 2 1 1 1 1 0 1t 1t 1t 1t 23 023 023 023

-1 -1 -1 -1 -2 -2 -2 -2 A B C D

答案:A

H 39、从地面竖直上抛一个质量为m的小球,小球上升的最大高度为H。设上升过程

中空气阻力F大小恒定,如图所示。则在上升过程中,下列说法中正确的是

A、小球动能减小了mgH B、小球机械能减小了FH

C、小球重力势能增加了FH D、小球的加速度小于重力加速度g 答案:B

40、中国杭州西湖国际烟花大会于10月20日晚举行,3万发烟花在西湖夜空绽放。按照设计要求,装有焰火的礼花弹从专用炮筒中射出后,在4s末到达离地面100m的最高点,随即炸开,构成各种美丽的图案。假设礼花弹从炮筒中射出时的初速度是v0,上升过程中所受的平均阻力大小

2

始终是自身重力的k倍,g取10m/s,那么v0和k分别等于

A、25m/s,1.25 B、40m/s,0.25 C、50m/s,0.25 D、80m/s,1.25 答案:C

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

41、在均匀介质中,各质点的平衡位置在同一直线上,图中标出的各质点中,相邻两个质点间的距离为a。质点1为波源,它开始振动的方向竖直向上。经过时间t,

12

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故n=tT?tR2?(R?h)gR?h (2)代入数据得 n= 105圈 25、如图甲所示,质量为M、长L=1.0 m、右端带有竖直挡板的木板B静止在光滑水平面上,一个质量为m的小木块A(可视为质点),以水平速度v0=4.0 m/s滑上B的左端,而后与右端挡板碰撞,最后恰好滑到木板B的左端.已知M/m=3,并设A与挡板碰撞时无机械能损失,碰撞时间可以忽略,求: (1)A、B最终的速度. (2)木块A与木块B间的动摩擦因数. (3)在图乙所给坐标中画出此过程中B相对地的v-t图线.(要写出分析和计算) 答案:(1)对M、m系统相互作用的全过程,由动量守恒定律得mv0 = (M+m)v 解得v=1 m/s (2)A、B相互作用的全过程中,摩擦生热等于机械能的减少,即 μmg

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