力学计算题专项训练剖析.doc
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1、力学计算题专项训练 1. 如图所示,劲度系数为k=100 N/m的轻弹簧A左端固定,甲、乙两滑块(视为质点)之间通过绳子夹着一个压缩弹簧B,甲刚好与桌子边缘对齐,乙与弹簧A的右端相距s0=0.95m,且m甲=3 kg,m乙=1 kg,桌子离地面的高度为h=1.25m.烧断绳子后,甲、乙落在地面上同一点,落地点与桌子边缘的水平距离为s=0.5m.O点右侧光滑,乙与O点左侧水平面动摩擦因数=0.2,重力加速度取g=10 m/s2,求:(1) 烧断绳子前弹簧B的弹性势能.(2) 乙滑块在水平桌面上运动过程中的最大加速度.2. 如图所示,固定在地面上的光滑轨道AB、CD均是半径为R的1/4圆弧.一质量
2、为m、上表面长也为R的小车静止在光滑水平面EF上,小车上表面与轨道AB、CD的末端B、C相切.一质量为m的物体(大小不计)从轨道AB的A点由静止下滑,由末端B滑上小车,小车在摩擦力的作用下向右运动.当小车右端与壁CF接触前的瞬间,物体m恰好滑动到小车右端相对于小车静止,同时小车与CF相碰后立即停止运动但不粘连,物体则继续滑上轨道CD.求:(1) 物体滑上轨道CD前的瞬间速率.(2) 水平面EF的长度.(3) 当物体再从轨道CD滑下并滑上小车后,如果小车与壁BE相碰后速度也立即变为零,最后物体m停在小车上的Q点,则Q点距小车右端多远?3. 如图所示,在水平轨道右侧安放半径为R的竖直圆槽形光滑轨道
3、,水平轨道的PQ段铺设特殊材料,调节其初始长度为l.水平轨道左侧有一轻质弹簧左端固定,弹簧处于自然伸长状态.小物块A静止放置在弹簧右端,A与弹簧接触但不拴接;小物块B从轨道右侧以初速度v0冲上轨道,通过圆形轨道、水平轨道后与物块A发生对心碰撞且瞬间粘连,之后A、B一起压缩弹簧并被弹簧以原速率弹回,经水平轨道返回圆形轨道.物块A、B均可视为质点.已知R=0.2m,l=1.0m,v0=6 m/s,物块A、B质量均为m=1 kg,与PQ段间的动摩擦因数均为=0.2,轨道其他部分摩擦不计.取g=10 m/s2.求:(1) 物块B与物块A碰撞前速度大小.(2) 物块B与物块A碰后返回到圆形轨道的高度.(
4、3) 调节PQ段的长度l,B仍以v0从轨道右侧冲上轨道,当l满足什么条件时,A、B物块能返回圆形轨道且能沿轨道运动而不会脱离轨道?4.如图所示,固定的光滑平台上固定有光滑的半圆轨道,轨道半径R=0.6m.平台上静止着两个滑块A、B,mA=0.1kg,mB=0.2kg,两滑块间夹有少量炸药,平台右侧有一带挡板的小车,静止在光滑的水平地面上.小车质量为M=0.3kg,车面与平台的台面等高,车面左侧粗糙部分长度为L=0.8m,动摩擦因数为=0.2,右侧拴接一轻质弹簧,弹簧自然长度所在处车面光滑.点燃炸药后,A滑块到达圆轨道最高点时对轨道的压力大小恰好等于A滑块的重力,滑块B冲上小车.两滑块都可以看做
5、质点,炸药的质量忽略不计,爆炸的时间极短,爆炸后两个物块的速度方向在同一水平直线上,取g=10 m/s2.求:(1) 滑块在半圆轨道最低点对轨道的压力.(2) 炸药爆炸后滑块B的速度大小.(3) 滑块B滑上小车后的运动过程中弹簧的最大弹性势能.5.如图甲所示,平板小车A静止在水平地面上,平板板长L=6m,小物块B静止在平板左端,质量mB=0.3 kg,与A的动摩擦因数=0.8.在B正前方距离为s处有一小球C,质量mC =0.1 kg,球C通过长l=0.18m的细绳与固定点O相连,恰当调整O点的位置使得球C与物块B等高,且C始终不与平板A接触.在t=0时刻,平板车A开始运动,运动情况满足如图乙所
6、示sAt关系.若BC发生碰撞,两者将粘在一起,绕O点在竖直平面内做圆周运动,并能通过O点正上方的最高点.BC可视为质点,取g=10 m/s2,求:(1) BC碰撞瞬间,细绳拉力至少为多少? (2) 刚开始时,B与C的距离s要满足什么关系?6.如图所示,光滑绝缘水平面上方空间,竖直平面MN左侧有一水平向右的匀强电场,场强大小E1=mg/q,右侧空间有长为R=0.8m、一端固定于O点的轻绝缘细绳,另一端拴一个质量为m、不带电小球B.小球B可在竖直面内沿顺时针做圆周运动,运动到最低点时速度大小vB=8 m/s(B在最低点与水平面恰好无弹力).在MN左侧水平面上有一质量也为m、带正电荷量q的小球A,在
7、距MN平面L位置由静止释放,恰能与运动到最低点的B球发生正碰(电荷量不变),并瞬间成为一个整体C,碰后瞬间在MN的右侧空间立即加一竖直向上的匀强电场,场强大小E2=3E1.(取g=10 m/s2)(1) 如果L=0.2m,求整体C运动到最高点时的速率.(2) C在最高点时受到的拉力是物体重力的多少倍?(3) 当L满足什么条件时,整体C可在竖直面内做完整的圆周运动.7. 如图所示,以A、B为端点的1/4光滑圆弧轨道固定于竖直平面,一足够长的滑板静止在光滑水平地面上,左端紧靠B点,上表面所在平面与圆弧轨道相切于B点,离滑板右端L0=R/2处有一竖直固定的挡板P.一物块从A点由静止开始沿轨道滑下,经
8、B滑上滑板.已知物块可视为质点,质量为m,滑板质量M=2m,圆弧轨道半径为R,物块与滑板间的动摩擦因数为=0.5,重力加速度为g.滑板与挡板的碰撞没有机械能损失,滑板返回B点时即被锁定.(1) 求物块滑到B点时的速度大小.(2) 求滑板与挡板P碰撞前瞬间物块的速度大小.(3) 站在地面的观察者看到在一段时间内物块正在做加速运动,求这段时间内滑板的速度范围.8 如图2所示,半径R1.0 m的光滑圆弧轨道固定在竖直平面内,轨道的一个端点B和圆心O的连线与水平方向间的夹角37,另一端点C为轨道的最低点C点右侧的水平路面上紧挨C点放置一木板,木板质量M1 kg,上表面与C点等高质量m1 kg的物块(可
9、视为质点)从空中A点以v01.2 m/s的速度水平抛出,恰好从轨道的B端沿切线方向进入轨道已知物块与木板间的动摩擦因数10.2,木板与路面间的动摩擦因数20.05.sin 370.6,cos 370.8,取g10 m/s2.试求: (1)物块经过轨道上的C点时对轨道的压力大小;(2)设木板受到的最大静摩擦力跟滑动摩擦力相等,则木板至少多长才能使物块不从木板上滑下?9如图所示,水平地面上静止放置着物块B和C,相距l1.0 m物块A以速度v010 m/s沿水平方向与B正碰,碰撞后A和B牢固地粘在一起向右运动,并再与C发生正碰,碰后瞬间C的速度v2.0 m/s.已知A和B的质量均为m,C的质量为A质
10、量的k倍,物块与地面的动摩擦因数0.45(设碰撞时间很短,g取10 m/s2) (1)计算与C碰撞前瞬间AB的速度;(2)根据AB与C的碰撞过程分析k的取值范围,并讨论与C碰撞后AB的可能运动方向10如图甲所示,一质量为M2kg的长木板B静止于光滑水平面上,B的右边放有竖直挡板小物体A(可视为质点)和小球的质量均为m1kg,小球用长为H1.8m的轻绳悬挂在O点将轻绳拉直至水平位置后静止释放小球,与小物体A发生完全弹性碰撞且速度互换已知A和B间的动摩擦因数0.2,B与竖直挡板的碰撞时间极短,且碰撞时无机械能损失重力加速度取g10m/s2(1)若A、B达到共同速度前并未碰到挡板,则B的右端距挡板的
11、距离s至少多长?(2)若B的右端距挡板距离s0.5m,要使A最终不脱离B,则木板B的长度至少多长?(保留三位有效数字)(3)取B的右端距挡板距离s0.5m,向右运动方向为正A在B上开始运动时记为t0时刻,请在图乙的坐标纸上画出B运动3s内的速度时间图象ABHOs甲乙t/sv/(m.s1)O11一传送带装置如图所示,其中AB段是水平的,长度LAB4m,BC段是倾斜的,长度LBC5m,倾角为37,AB和BC在B点通过一段极短的圆弧连接(图中未画出圆弧),传送带以v4m/s的恒定速率顺时针运转已知工件与传送带间的动摩擦因数0.5,重力加速度g取10m/s2现将一个工件(可看作质点)无初速度地放在A点
12、,求:ABCv (1)工件第一次到达B点所用的时间;(2)工件沿传送带上升的最大高度;(3)工件运动23s时所在的位置12如图所示,半径R0.4m的圆盘水平放置,绕竖直轴匀速转动,在圆心O正上方h0.8m高处固定一水平轨道PQ,转轴和水平轨道交于点一质量m1kg的小车(可视为质点),在F4N的水平恒力作用下,从左侧x02m处由静止开始沿轨道向右运动,当小车运动到点时,从小车上自由释放一小球,此时圆盘半径OA与x轴重合规定经过O点水平向右为x轴正方向小车与轨道间的动摩擦因数0.2,g取10m/s2轨道圆盘OOxPQAhF(1)若小球刚好落到A点,求小车运动到点的速度;(2)为使小球刚好落在A点,
13、圆盘转动的角速度应为多大?(3)为使小球能落到圆盘上,求水平拉力F作用的距离范围13如图所示,物体A放在足够长的木板B上,木板B静置于水平面t0时,电动机通过水平细绳以恒力F拉木板B,使它做初速度为零、加速度aB1.0m/s2的匀加速直线运动已知A的mA和B的mB均为2.0kg,A、B之间的动摩擦因数10.05,B与水平面之间的动摩擦因数20.1,最大静摩擦力与滑动摩擦力大小视为相等,重力加速度g取10m/s2求:(1)物体A刚运动时的加速度aA;(2)t1.0s时,电动机的输出功率P;(3)若t1.0s时,将电动机的输出功率立即调整为5W,并在以后的运动过程中始终保持这一功率不变,t3.8s
14、时物体A的速度为1.2m/s则在t1.0s到t3.8s这段时间内木板B的位移为多少?AB电动机mMbF14如图所示,光滑水平面上静止放着长L2m,质量M3.0kg的木板一个质量m1.0kg的小物体放在离木板右端b0.40m处,m和M之间的动摩擦因数0.1,今对木板施加向右的拉力F10.0N,为使木板能自物体下方分离出来,此拉力作用不得少于多长时间?15.如图所示,滑块A、C质量均为m,滑块B质量为1.5m。开始时A、B分别以的速度沿光滑水平轨道向固定在右侧的挡板运动,现将C无初速地放在A上,并与A粘合不再分开,此时A与B相距较近,B与挡板相距足够远。若B与挡板碰撞将以原速率反弹,A与B碰撞将粘
15、合在一起。为使B能与挡板碰撞两次,应满足什么关系?16如图所示为某种弹射装置的示意图,光滑的水平导轨MN右端N处与水平传送带理想连接,传送带长L4.0m,皮带轮沿顺时针方向转动,带动皮带以速率v3.0m/s匀速运动三个质量均为m1.0kg的滑块A、B、C置于水平导轨上,开始时滑块B、C之间用细绳相连,其间有一压缩的轻质弹簧处于静止状态滑块A以初速度v02.0m/s沿B、C连线方向向B运动,A与B碰撞后粘合在一起,碰撞时间极短,可认为A与B碰撞过程中滑块C的速度仍为零碰撞使连接B、C的细绳受扰动而突然断开,弹簧伸展,从而使C与A、B分离,滑块C脱离弹簧后以速度vC2.0m/s滑上传送带,并从右端
16、滑出落至地面上的P点已知滑块C与传送带之间的动摩擦因数,g取10m/s2求:(1)滑块C从传送带右端滑出时的速度大小;(2)滑块B、C用细绳相连时弹簧的弹性势能EP;vABCLPNMv0(3)若每次实验开始时弹簧的压缩情况相同,要使滑块C总能落至P点,则滑块A与滑块B碰撞前速度的最大值vm是多少?17.如图甲所示,一竖直面内的轨道是由粗糙斜面AB和光滑圆轨道BCD组成,AB与BCD相切于B点,C为圆轨道的最低点将物块置于轨道ABC上离地面高为H处由静止下滑,可用力传感器测出其经过C点时对轨道的压力N现将物块放在ABC上不同高度处,让H从零开始逐渐增大,传感器测得物块每次从不同高度处下滑到C点时
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