【例2】质点在斜面(倾角为θ)上以初速度V0水平抛出,落在斜面上B点,求飞行时间t,到达B点时的速度大小和方向
若质点以V0正对倾角为θ的斜面水平抛出,落在斜面上时速度与斜面垂直,求飞行时间t2?
如图所示,斜面上有a、b、c、d四个点,ab=bc=cd,从a点以初动能E0水平抛出一个小球,它落在斜面上的b点,若小球从a点以初动能2E0水平抛出,不计空气阻力,则下列判断正确的是()
A.小球可能落在d点与c点之间
B.小球一定落在c点
C.小球落在斜面的运动方向与斜面的夹角一定增大
D.小球落在斜面的运动方向与斜面的夹角一定相同
【例3】如图所示,有一倾角为30°的光滑斜面,斜面长L为10m,一小球从斜面顶端A处以5m/s的速度沿水平方向抛出,g取10m/s2.求:
(1)小球沿斜面滑到底端B点时的水平位移s;
(2)小球到达斜面底端B点时的速度大小;
(3)若在斜面上沿A、B两点所在的直线凿一光滑的凹槽,则小球由静止沿凹槽从A运动到B所用的时间.
【例4】如图,在距地面高为H=45m处,有一小球A以初速度v0=10m/s水平抛出,与此同时,在A的正下方有一物块B也以相同的初速度v0同方向滑出,B与地面间的动摩擦因数为μ=0.5。
A、B均可看作质点,空气阻力不计,重力加速度g取10m/s2,求:
⑴A球从抛出到落地的时间和这段时间内的水平位移;
⑵A球落地时,A、B之间的距离。
【例5】如图所示,一小球自平台上水平抛出,恰好落在临近平台的一倾角为α=53°的光滑斜面顶端,并刚好沿光滑斜面下滑,已知斜面顶端与平台的高度差h=0.8m,重力加速度g=10m/s2,sin53°=0.8,cos53°=0.6,求
⑴小球水平抛出的初速度v0是多少?
⑵斜面顶端与平台边缘的水平距离s是多少?
⑶若斜面顶端高H=20.8m,则小球离开平台后经多长时间t到达斜面底端?
【例6】滑雪者从A点由静止沿斜面滑下,经一平台后水平飞离B点,地面上紧靠平台有一个水平台阶,空间几何尺度如图所示.斜面、平台与滑雪板之间的动摩擦因数为μ。
假设滑雪者由斜面底端进入平台后立即沿水平方向运动,且速度大小不变.求:
(1)滑雪者离开B点时的速度大小;
(2)滑雪者从B点开始做平抛运动的水平距离s。
【例8】如图所示,细绳长为L,吊一个质量为m的铁球(可视作质点),球离地的高度h=2L,当绳受到大小为2mg的拉力时就会断裂.绳的上端系一质量不计的环,环套在光滑水平杆上,现让环与球一起以速度
向右运动,在A处环被挡住而立即停止,A离墙的水平距离也为L.求在以后的运动过程中,球第一次碰撞点离墙角B点的距离是多少?
圆周运动、向心力和动能定理
基本规律和公式
基本模型
【例1】
如图所示,将完全相同的两小球A、B用长L=0.8m的细绳,悬于以v=4m/s向左匀速运动的小车顶部,两球的小车前后壁接触。
由于某种原因,小车突然停止,此时悬线中张力之比TA:
TB为(g=10m/s2)
A.1:
1B.1:
2C.1:
3D.1:
4
【例2】如图所示,将一根光滑的细金属棒折成V形,顶角为2
,其对称轴竖直,在其中一边套上一个质量为m的小金属环P,
(1)若固定V形细金属棒,小金属环P从距离顶点O为x的A点处由静止自由滑下,则小金属环由静止下滑至顶点O点时需多少时间?
(2)若小金属环P随V形细金属棒绕其对称轴以每秒n转匀速转动时,则小金属环离对称轴的距离为多少?
【例3】如图所示,P为处于水平面内的转盘,一根轻绳子上端固定在转盘上.绳于下端连接一质量m=80kg的质点,该装置可绕在地面上的竖直转轴OO′转动。
设轻绳长l=10m,转盘不动时,静止的质点与转轴之间的距离d=4m,与水平地面的离度H=5m,转盘慢慢加速转动,经过一段时间后转速保持稳定,此时质点与转轴之间的距离变为D=10m,且保持不变,不计空气阻力且绳子不可伸长,取g=10m/s2。
求:
(1)最后转盘匀速转动时绳子的拉力大小;
(2)最后转盘匀速转动时的线速度大小;
(3)假设在转速稳定后的某一瞬间绳子突然断了,则质点落地点距转轴之间的距离是多
【例4】、如图所示,在绕竖直轴做水平匀速转动的圆盘上,沿半径方向放着A、B两物,质量分别为0.3kg和0.2kg,用长L=0.1m的细线把A、B相连,A距转轴
,A、B与盘面间最大静摩擦力均为其重力大小的0.4倍,取g=10m/s2.(1)绳子转速多大时绳子开始有张力?
(2)为使A、B同时相对于圆盘滑动,圆盘的角速度至少为多大?
此时绳子张力为多少
(3)当圆盘转动到使A、B即将相对圆盘滑动时烧断细线,则A、B两物运动情况如何?
【例5】如图所示,一个质量为m的小球由两根细绳拴在竖直转轴上的A、B两处,AB间距为L,A处绳长为
L,B处绳长为L,两根绳能承受的最大拉力均为2mg,转轴带动小球转动。
则:
(1)当B处绳子刚好被拉直时,小球的线速度v多大?
(2)为不拉断细绳,转轴转动的最大角速度
多大?
(3)若先剪断B处绳子,让转轴带动小球转动,使绳子与转轴的夹角从45°开始,直至小球能在最高位置作匀速圆周运动,则在这一过程中,小球机械能的变化为多大?
【例6】如图,一个质量为0.6kg的小球以某一初速度从P点水平抛出,恰好从光滑圆弧ABC的A点的切线方向进入圆弧(不计空气阻力,进入圆弧时无机械能损失).已知圆弧的半径R=0.3m,θ=600,小球到达A点时的速度v=0.4m/s.(取g=10m/s2)试求:
(1)小球做平抛运动的初速度v0;
(2)P点与A点的水平距离和竖直高度;
(3)小球到达圆弧最高点C时,对轨道的压力.
【例7】如图所示,光滑水平面AB与竖直面内的半圆形粗糙导轨在B点衔接,导轨半径为R。
一个质量为m的物块将弹簧压缩后静止在A处,释放后在弹力的作用下获一向右的速度,当它经过B点进入导轨瞬间对导轨的压力为其重力的7倍,之后向上运动恰能到达最高点C。
求:
(1)弹簧对物块的弹力做的功
(2)物块从B至C克服阻力做的功?
【例8】如图所示,ABDO是处于竖直平面内的光滑轨道,AB是半径为R=15m的1/4圆周轨道,半径OA处于水平位置,BDO是直径为15m的半圆轨道,D为BDO轨道的
中央。
一个小球P从A点的正上方距水平半径OA高H处自由落下,沿竖直平面内的轨道通过D点时对轨道的压力等于其重力的14/3倍。
取g=10m/s2。
(1)H的大小?
(2)试讨论此球能否到达BDO轨道的O点,并说明理由。
(3)小球沿轨道运动后再次落到轨道上的速度的大小是多少
【例9】如图甲所示.竖直平面内的光滑轨道由直轨道AB和圆轨道BC组成,小球从轨道AB上高H处的某点静止滑下,用力传感器测出小球经过圆轨道最高点C时对轨道的压力为F,并得到如图乙所示的压力F随高度H的变化关系图象.(小球在轨道连接处无机械能损失,
)求:
(1)小球从
处滑下,它经过最底点B时的向心加速度的大小;
(2)小球的质量和圆轨道的半径;
(3)试在图乙中画出小球在圆轨道最低点B时对轨道的压力随H的变化图象.
【例10】如图所示,某要乘雪橇从雪坡经A点滑到B点,接着沿水平路面滑至C点停止。
人与雪橇的总质量为70kg。
右表中记录了沿坡滑下过程中的有关数据,开始时人与雪橇距水平路面的高度h=20m,请根据右表中的数据解决下列问题:
(1)人与雪橇从A到B的过程中,损失的机械能为多少?
(2)设人与雪橇在BC段所受阻力恒定,求阻力的大小。
(3)人与雪橇从B运动到C的过程中所对应的距离。
(取g=10m/s2)
位置
A
B
C
速度(m/s)
2.0
12.0
0
时刻(s)
0
4.0
10.0
【例11】在海滨游乐场里有一种滑沙的游乐活动。
如图所示,人坐在滑板上从斜坡的A处由静止开始滑下,滑到斜坡底端B点后沿水平的滑道再滑行一段距离到C点停下来。
若某人和滑板的总质量m=60.0kg,滑板与斜坡滑道和水平滑道间的动摩擦因数相同,大小为μ=0.50,斜坡的倾角θ=37°。
斜坡与水平滑道间是平滑连接的,整个运动过程中空气阻力忽略不计,重力加速度g取10m/s2。
试求:
⑴人从斜坡滑下的加速度为多大?
⑵若出于场地的限制,水平滑道的最大距离为L=20.0m,则人在斜坡上滑下的距离AB应不超过多少?
⑶若AB间距离为40m,设水平地面为零重力势能面,当人通过斜坡滑道上P点时,其动能恰与重力势能相等,求P点相对水平地面的高度h.(sin37°=0.6,cos37°=0.8)
(1)a1=2m/s2
(2)50m(3)6m
【例11】如图所示,斜面轨道AB与水平面之间的夹角θ=53O,BD为半径R=4m的圆弧形轨道,且B点与D点在同一水平面上,在B点,轨道AB与圆弧形轨道BD相切,整个轨道处于竖直平面内且处处光滑,在A点处的一质量m=1kg的小球由静止滑下,经过B、C点后从D点斜抛出去,最后落在地面上的S点处时的速度大小vS=8m/s,已知A点距地面的高度H=10m,B点距地面的高度h=5m,设以MDN为分界线,其左边为一阻力场区域,右边为真空区域,g取10m/s2,
,
(1)小球经过B点的速度为多大?
(2)由A到B所要的时间是多少
(3)小球经过圆弧轨道最低处C点时对轨道的压力多大?
【例12】如图,让摆球从图中的C位置由静止开始下摆,正好摆到悬点正下方D处时,线被拉断,紧接着,摆球恰好能沿光滑竖直放置的半圆形轨道内侧做圆周运动,已知摆线长l=2.0m,轨道半径R=2.0m,摆球质量m=0.5kg。
不计空气阻力(g取10m/s2)。
⑴求摆球在C点时与竖直方向的夹角θ和摆球落到D点时的速度;
⑵如仅在半圆形内侧轨道上E点下方1/4圆弧有摩擦,摆球到达最低点F的速度为6m/s,求摩擦力做的功。