点评:

本题考点: 功能关系

思路分析: 受力分析然后做功分析再找出功与能量的关系

例题2如图所示,两根间距为L=1m的金属导轨MN和PQ,电阻不计,左端向上弯曲,其余水平,水平导轨左端有宽度为d=2m,方向竖直向上的匀强磁场i,右端有另一磁场ii,其宽度为d,但方向竖直向下,两者B均为1T,有两根质量均为m=1kg,电阻均为R=1Ω,的金属棒a与b与导轨垂直放置,b棒置于磁场ii中点C,D处,导轨除C,D外(对应距离极短)其余均为光滑,两处对棒可产生总的最大静摩擦力为自重的0.2倍,a棒从弯曲导轨某处由静止释放,当只有一根棒做切割磁感线运动时,它速度的减小量与它在磁场中通过的距离成正比,即Δv∝Δx(1)若棒a从某一高度释放,则棒a进入磁场i时恰能使棒b运动,判断棒b运动方向并求出释放高度;(2)若将棒a从高度为0.2m的某处释放结果棒a以1m/s的速度从磁场i中穿出求两棒即将相碰时棒b所受的摩擦力; (3)若将棒a从高度1.8m某处释放经过一段时间后棒a从磁场i穿出的速度大小为4m/s,且已知棒a穿过磁场时间内两棒距离缩短2.4m,求棒a从磁场i穿出时棒b的速度大小及棒a穿过磁场i所需的时间(左为a,右为b)

解析:

⑴由右手定则可以得到棒a的在靠近我们一侧,所以棒b的电流向里。由左手定则可以得到棒b受到的安培力向左,则b要动也得向左动。

对b:BIL=μmg   I=E/2R  

对a:E=BLV

由上面三个式子得到:V=4m/s

对a下落动能定理:得到h=0.8m

⑵现在高度为0.2m小于第一问中的0.8m,即棒a进入磁场i的速度达不到让棒b运动的情况,所以相碰之前b一直没有动。

对a下落动能定理:得到v=2m/s

对a下落动能定理:得到h=0.8m

对a穿过磁场i:Δv=kΔx  得到

对a进入磁场ii到相碰:Δv/=kΔx/得到碰时速度V/为0.5m/s

此时算出电动势0.5V、电流0.25A、安培力0.25A最终得到静摩擦力为0.25N

⑶现在高度为1.8m大于第一问中的0.8m,即棒a进入磁场i的速度达到让棒b运动的情况,所以b动了。题中说“已知棒a穿过磁场时间内两棒距离缩短2.4m”推出b向左运动了0.4m

对a下落动能定理:得到=6m/s

对a对穿越磁场i过程动能定理:

对b运动过程动能定理:

解得:vb=2m/s

对a对穿越磁场i过程动量定理:

   得t=0.5s

例题3 如图所示,水平面放一质量为0.5kg的长条形金属盒,盒宽,它与水平面间的动摩擦因数是0.2,在盒的A端有一个与盒质量相等的小球。球与盒无摩擦,现在盒的A端迅速打击一下金属盒,给盒以的向右的冲量,设球与盒间的碰撞没有能量损失,且碰撞时间极短,求球与盒组成的系统从开始运动到完全停止所用时间。()

解析:

设打击后金属盒的速度为v0,由I=mv0解得:

由于盒子与球碰撞时间极短,因而盒子与球组成的系统动量应该守恒,则有:

由于碰撞过程没有能量损失,则有:

且有: 

解得: (即质量相同的两个物体发生弹性碰撞时速度互换)

球在盒子内做匀速运动,经时间在盒子右端与盒子相碰,由动量守恒定律和能量守恒定律可得碰撞后盒子的速度为:

盒子克服摩擦做功,则由,即有:,说明盒子停下之前球不再与盒子相碰,设盒子滑行的时间为,由动量定理有:

则可知:

球与盒组成的系统从开始运动到完全停止所用时间为:

例题4如图所示,一物块以6 m/s的初速度从曲面A点下滑,运动到B点速度仍为6 m/s;若物体以5 m/s的初速度仍由A点下滑,则它运动到B点时的速度(     )

A.大于5 m/s

B.等于5 m/s

C.小于5 m/s

D.条件不足,无法计算

解析:

物块由A点运动到B点,重力做正功,摩擦力做负功,由动能定理有:

当物块初速度为6 m/s时,物块由A点运动到B点的过程,速度大小不变,动能变化为零,WG=Wf。由于物块做圆周运动,速度越大,所需向心力越大,曲面对物块的支持力越大,摩擦力越大,在相同路程的条件下,摩擦力的功越大,所以,当物块初速度为5 m/s时,摩擦力的功比初速度为6 m/s时要小,WG>Wf ,到达B点的速度将大于5 m/s.

点评:

重力做功与路径无关,只与物体所处的初末位置有关.摩擦力做功与物体表面粗糙程度、正压力大小、路径有关,当物体运动路程一定时,对同一路面,在相同路程的条件下,曲面对物块的支持力越大,摩擦力越大,摩擦力的功越大。

例题5一质量为m的质点,系于长为R的轻绳的一端,绳的另一端固定在空间的O点,假定绳是不可伸长的、柔软且无弹性的。今把质点从O点的正上方离O点的距离为8R/9的o1点以水平的速度v0抛出,如图所示。试求;

(1)轻绳即将伸直时,绳与竖直方向的夹角为多少?

(2)当质点到达O点的正下方时,绳对质点的拉力为多大?

解析:

第一过程:质点做平抛运动.设绳即将伸直时,绳与竖直方向的夹角为θ,如题图所示,

则:v0t=Rsinθ,gt2/2=8R/9-Rcosθ其中v0

   联立解得θ=  ,t=     .

第二过程:绳绷直过程.绳绷直时,绳刚好水平,如图所示。

由于绳不可伸长,故绳绷直时,v0损失,质点仅有速度v,且v=gt=

第三过程:小球在竖直平面内做圆周运动。设质点到达O点正下方时,速度为v′,根据机械能守恒定律有:mv/2/2=mv2/2+mg·R

设此时绳对质点的拉力为T,则T-mg=m,联立解得:T=43mg/9.

答案:(1)90°  (2)T=43mg/9.

点评:

质点的运动可分为三个过程:质点做平抛运动;绳绷直过程;小球在竖直平面内做圆周运动。解答时容易忽视在绳被拉直瞬时过程中机械能的瞬时损失。

针对性训练:

1、物体在运动过程中重力做了-10J功,则可以得出(  )

A.物体克服重力做功10J     B.物体的重力势能一定增加10J

C.物体的动能一定增加10J    D.物体的机械能一定不变

 0  320319  320327  320333  320337  320343  320345  320349  320355  320357  320363  320369  320373  320375  320379  320385  320387  320393  320397  320399  320403  320405  320409  320411  320413  320414  320415  320417  320418  320419  320421  320423  320427  320429  320433  320435  320439  320445  320447  320453  320457  320459  320463  320469  320475  320477  320483  320487  320489  320495  320499  320505  320513  447090 

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