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机械能守恒经典例题e

2023-11-10 来源:爱站旅游
导读机械能守恒经典例题e
机械能守恒定律典型例题

题型一:单个物体机械能守恒问题

1、一个物体从光滑斜面顶端由静止开始滑下,斜面高1m,长2m,补给空气阻力,物体滑到斜面底端的速度是多大?

拓展:假设光滑的斜面换为光滑的曲面,求物体滑

到斜面底端的速度是多大?

2、把一个小球用细绳悬挂起来,就成为一个摆,摆长为l,最大偏角为θ,求小球运动到最低位置时的速度是多大?

题型二:连续分布物体的机械能守恒问题

1、如下图,总长为L的光滑匀质铁链跨过一个光滑的轻小滑轮,开始时底端相齐,当略有扰动时,其一端下落,那么铁链刚脱离滑轮的瞬间的速度多大?

2、一条长为L的均匀链条,放在光滑水平桌面上,链条的一半垂直于桌边,如下图,现由静止开始链条自由滑落,当它全部脱离桌面时的速度多大?

3、如下图,粗细均匀的U型管内装有同种液体,开始两边液面高度差为h,管中液体总长度为4h,后来让液体自由流动,当液面高度相等时,右侧液面下降的速度是多大?

题型三:机械能守恒定律在平抛运动、圆周运动中的应用〔当个物体〕

1、如下图,AB是竖直平面内的四分之一圆弧轨道,其下端B与水平轨道相切,一小球自A点起由静止开始沿轨道下滑。圆弧轨道半径为R,小球的质量为m,不计各处摩擦。求:

〔1〕小球运动到B点时的动能

〔2〕小球下滑到距水平轨道高度为R时的速度大小和方向

〔3〕小球经过圆弧轨道的B点和水平轨道的C点时,所受轨道支持力各是多大

2、如下图,固定在竖直平面内的光滑轨道,半径为R,一质量为m的小球沿逆时针方向在轨道上做圆周运动,在最低点时,m对轨道的压力为8mg,当m运动到最高点B时,对轨道的压力是多大?

3、如上图所示,可视为质点的小球以初速度v0沿水平轨道运动,然后进入竖直平面内半径为R的圆形轨道。假设不计轨道的摩擦,为使小球能通过圆形轨道的最高点,那么v0至少应为多大?

4、如右图所示,长度为l的无动力“翻滚过山车〞以初速度 v0 沿水平轨道运动, 然后进入竖直平面内半径为 R 的圆形轨道,假设不计轨道的摩擦,且 l>2π R, 为使“过山车〞能顺利通过圆形轨道,那么 v0 至少应为多大?

5、游乐场的过山车可以底朝上在圆轨道上运行,游客却不会掉下来,如左图所 示,我们把这种情况抽象为右图所示的模型:弧形轨道的下端与竖直圆轨道 相接.使小球从弧形轨道上端滚下,小球进入圆轨道下端后沿圆轨道运动.实验 发现,只要 h 大于一定值.小球就可以顺利通过圆轨道的最高点. 如果圆 轨道的半径为 R,h 至少要等于多大?不考虑摩擦等阻力。

6、如下图,位于竖直平面内的光滑轨道,由一段斜的直轨道和与之相切的圆 形轨道连接而成,圆形轨道的半径为R 。一质量为m的小物块从斜轨道上某 处由静止开始下滑,然后沿圆形轨道运动。要求物块能通过圆形轨道最高点, 且在该最高点与轨道间的压力不能超过5mg〔g为重力加速度〕 。求物块初始位置相对于圆形轨道底部的高度 h的取值范围。

7、如下图,以固定在竖直平面内的光滑的半圆形轨道 ABC,其半径 , 轨道在 C 处与水平地面相切。在 C 处放一小物块,给它一水平向左的初速度 v0=5m/s, 结果它沿 CBA 运动, 通过 A 点, 最后落在水平面上的 D 点, 求 C、D 间的距离 S,取 g=10 m/s2

8、如下图,一个光滑的水平轨道与半圆轨道相连接,其中半圆轨道在竖直平面内,半径为 R.质量为 m 的小球以某速度从A点无摩擦地滚上半圆轨道,小球通过轨道的最高点B后恰好做平抛运动,且正好落在水平地面上的C点, AC=AB=2R,求: 〔1〕小球在A点时的速度大小. 〔2〕小球在B点时半圆轨道对它的弹力.

9、如下图,位于竖直平面上的1/4圆弧光滑轨道,半径为R,OB沿竖直方向,上端 A 距地面高度为H,质量为m的小球从A点由静止释放,最后落在水平 地面上C点处,不计空气阻力,求:

(1)小球运动到轨道上的B点时,对轨道的压力多大? (2)小球落地点C与B点水平距离s是多少?

〔3〕要使小球的水平射程为最大值,求圆弧轨道半径R与高度H的关系。

10、 如下图,小球用不可伸长的轻绳悬于 O 点,在 O 点的正下方有一固定的钉子 B,OB = d,开始时小球拉至 A 点,且 OA 水平,小球在 A 点无初速度释放。 绳子长为 L,为了使小球能绕 B 点做圆周运动.试求 d 的取值范围。

题型四:系统机械能守恒问题

1、如下图,将 A、B 两个砝码用细线相连,挂在定滑轮上。 mA=200g,mB=50g,托起砝码 A,使其比 B 的位置高 ,然 后由静止释放,当两砝码处于同一高度时,求它们的速度大小。 〔g=10 m/s2 〕

2、如下图,质量为 m 的木块放在光滑的水平桌面上.用轻绳绕过桌边的定滑轮与质量为 M 的砝码相连, M=2m.让绳拉直后使砝码从静止开始下降 h 〔小于桌面〕的距离,木块仍没离开桌面,那么砝码的速度是多大?

3、如下图,半径为 R 的光滑半圆上有两个小球 A、B ,质量分别为 m和M , 由细线挂着,今由静止开始无初速度自由释放,求小球 A 升至最高点 C 时 A、B 两球的速度?

4、有一光滑水平板,板的中央有一小孔,孔内穿入一根光滑轻线,轻线的上端系一质量为 M 的小球,轻线的下端系着质量分别为m1和m2的两个物体。当小球在光滑水平板上沿半径为 R 的轨道做匀速圆周运动时,轻线下端的两个物体都处于静止状态,假设将两物体之间的轻线剪断,那么小球的线速度为多大时才能再次在水平板上做匀速圆周运动?

6、如下图,长为 L 的轻质杆,中点和右端分别固定着质量为m的A球和B球,杆可绕左端在竖直平面内转动, 现将杆由静止释放,当杆摆到竖直位置时,B球的速率 为多少?

7、如下图,轻直细杆长为 2l ,中点有一转轴O,两端分别固定质量为2m、m的小球 a和b。当杆从水平位置转到竖直位置时,两小球的速度为多大?

8、如下图,质量为 m=2kg 的小球系在轻弹簧的一端, 另一端固定在悬点O处, 将弹簧拉至水平位置 A 处由静止释放,小球到达O点的正下方距O点处的B点时速度为2m/s。求小球从A运动到B的过程中弹簧弹力做的功。

9、如下图,一个质量为m=0.2 kg的小球系于轻质弹簧的一端,且套在光滑竖直的圆环上,弹簧的上端固定于环的最高点A,环的半径,弹簧的原长l0=,劲度系数为 。假设小球从图示位置B点由静止开始滑动到最低点C时,弹簧的弹性势能 E p,〔g=10 m/s2〕求:

〔1〕小球到 C 点时的速度 vc 的大小 〔2〕小球在 C 点对环的作用力

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