传统牛顿力学与能量解决生活中的问题
1.高空抛物威胁着人们的安全,刑法修正案新增了高空抛物罪。如果一个约50g的鸡蛋,不慎从距离地面12.8m高的窗户处无初速度掉落,砸到地面上(未反弹),地面受到鸡蛋冲击的时间约为0.02s,忽略空气阻力,g取9.8m/s,下列分析正确的是( )
2.“轨道康复者”是“垃圾”卫星的救星,被称为“太空110”,它可在太空中给“垃圾”卫星补充能源,延长卫星的使用寿命。假设“轨道康复者”的轨道半径为地球同步卫星轨道半径的五分之一,其运动方向与地球自转方向一致,轨道平面与地球赤道平面重合,下列说法正确的是( )
3.如图所示,,和为三段光滑圆弧轨道,其圆心角均为,半径均为0.6m,,沿竖直方向,是倾角的粗糙长直轨道,与圆弧相切于点,和圆弧轨道平滑连接。现让质量可视为质点的小物块从长直轨道上的点由静止释放,已知为,小物块与轨道间的动摩擦因数,不计其他阻力,g取9.8m/s,则下列说法正确的是( )
4.如图1所示,光滑水平面上有用轻绳连接的滑块A和B,其间有一处于压缩状态的轻质弹簧。已知、。
(1)若滑块A和B初始静止,剪断轻绳,已知弹簧恢复原长时A速度为,请在图2中画出此时刻 B的速度的图示及B相对A的速度的图示;
(2)若滑块A和B以初速度运动,弹簧弹性势能为,如图3所示,某时刻剪断轻绳,请在图4中画出弹簧恢复原长时滑块A的速度的图示及滑块A速度的变化量的图示。
5.引体向上是同学们经常做的一项健身运动。一质量的同学两手正握单杠,开始时手臂完全伸直,身体呈自然悬垂状态,此时他的下颚距单杠面的高度,然后他用恒力向上拉。若不考虑空气阻力和因手弯曲而引起的人重心位置的变化,下颚必须超过单杠面方可视为合格,请完成下列问题:g取9.8m/s;结果保留2位小数
(1)第一次上拉时该同学持续用恒力经过时间下颚到达单杠面,求该恒力做功多少。
(2)第二次上拉时,用恒力拉至某位置时,他不再用力,而是依靠惯性继续向上运动,为保证此次引体向上合格,恒力至少做功多少?
1.高空抛物威胁着人们的安全,刑法修正案新增了高空抛物罪。如果一个约50g的鸡蛋,不慎从距离地面12.8m高的窗户处无初速度掉落,砸到地面上(未反弹),地面受到鸡蛋冲击的时间约为0.02s,忽略空气阻力,g取9.8m/s,下列分析正确的是( )
A.鸡蛋砸在地面上的过程中,动量变化量的大小约为 |
B.鸡蛋对地面的冲量大小约为 |
C.鸡蛋对地面的作用力大小约为40N |
D.鸡蛋对地面的冲量方向竖直向上 |
A.“轨道康复者”的速度是地球同步卫星速度的5倍 |
B.“轨道康复者”的加速度是地球同步卫星加速度的5倍 |
C.站在赤道上的人可观察到“轨道康复者”向东运动 |
D.“轨道康复者”可在高轨道上加速,以实现对低轨道上卫星的拯救 |
A.小物块滑至点时的速度为 |
B.小物块滑至点时对轨道的压力约为19.14N |
C.小物块不能沿轨道到达点 |
D.小物块能沿轨道运动至点再做平抛运动 |
(1)若滑块A和B初始静止,剪断轻绳,已知弹簧恢复原长时A速度为,请在图2中
(2)若滑块A和B以初速度运动,弹簧弹性势能为,如图3所示,某时刻剪断轻绳,请在图4中画出弹簧恢复原长时滑块A的速度的图示及滑块A速度的变化量的图示。
5.引体向上是同学们经常做的一项健身运动。一质量的同学两手正握单杠,开始时手臂完全伸直,身体呈自然悬垂状态,此时他的下颚距单杠面的高度,然后他用恒力向上拉。若不考虑空气阻力和因手弯曲而引起的人重心位置的变化,下颚必须超过单杠面方可视为合格,请完成下列问题:g取9.8m/s;结果保留2位小数
(1)第一次上拉时该同学持续用恒力经过时间下颚到达单杠面,求该恒力做功多少。
(2)第二次上拉时,用恒力拉至某位置时,他不再用力,而是依靠惯性继续向上运动,为保证此次引体向上合格,恒力至少做功多少?
更新时间:2024-01-31 17:16:43
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(0.65)
【推荐1】“打水漂”
“打水漂”是古老的游戏,将扁平的石子向水面快速抛出,若成功,石子会在水面上连续跳跃飞向远方,形成如图所示的“水漂”效果。(1)以一定的高度水平扔出的石子和水面相撞后,在水面上弹跳前进,形成“水漂”。假设水平方向速度没有损失,竖直方向碰撞后速度变小,下图有可能是石子“水漂”轨迹的是______
(2)如图为一人工湖堤坝的截面图,堤坝斜面倾角为,B点为堤坝与水面的交界点。有一个“打水漂”机器,在A点向湖面水平抛出一扁平石子。若成功形成“水漂”的秘诀是石子接触水面时的速度方向与水面夹角不大于某个固定值θ0(不考石子旋转等其他因素)。①(多选)下列说法正确的是______
A.石子在空中的运动可简化为平抛运动
B.石子在空中运动的时间与抛出的速度无关
C.石子抛出的速度越大,机器对石子做功越多
D.石子抛出的速度越大,越有可能观察到“水漂”现象
②石子抛出点到水面的高度为h,想要打出“水漂”效果,抛出石子速度大小至少为______ ,如果凡是落到水面上的石子都能形成“水漂”效果,tanα 最大值为______ 。
(3)若“打水漂”机器向平静的湖面抛出的石子恰好砸中湖面一个安全警戒浮漂,浮漂之后的运动可简化为竖直方向的简谐振动,距浮漂1.6 m的水面有一片小树叶。
①受浮漂振动形成水波的影响,小树叶______ 逐渐远离浮漂。(选涂:A.能 B.不能)
②若浮漂在4.0 s内全振动了8次,当它开始第9次振动时,小树叶刚好开始振动,则此水波的周期为______ s,此水波的传播速度为______ m/s。
(4)“嫦娥五号”月球探测器返回舱为了安全带回样品,采用了类似“打水漂”多段多次减速技术。如图所示,用虚线球面表示地球大气层边界,边界外侧没有大气。关闭发动机的返回舱从a点滑入大气层,然后经b点从c点“跳出”,经d点后再从e点“跃入”。d点为轨迹最高点,距离地面高度为h,已知地球表面重力加速度为g,地球半径为R。①下列选项正确的是______
A.va > vc > ve B.va = vc = ve C.va > vc = ve
②下列关于返回舱在b、d两点的状态判断正确的是______
A.超重 失重 B.失重 超重 C.超重 超重
③返回舱在d点的加速度大小为______ 。
④返回舱在d点时的角速度______ 。(选涂:A.大于 B.等于 C.小于 )
“打水漂”是古老的游戏,将扁平的石子向水面快速抛出,若成功,石子会在水面上连续跳跃飞向远方,形成如图所示的“水漂”效果。(1)以一定的高度水平扔出的石子和水面相撞后,在水面上弹跳前进,形成“水漂”。假设水平方向速度没有损失,竖直方向碰撞后速度变小,下图有可能是石子“水漂”轨迹的是______
A. | B. | C. |
(2)如图为一人工湖堤坝的截面图,堤坝斜面倾角为,B点为堤坝与水面的交界点。有一个“打水漂”机器,在A点向湖面水平抛出一扁平石子。若成功形成“水漂”的秘诀是石子接触水面时的速度方向与水面夹角不大于某个固定值θ0(不考石子旋转等其他因素)。①(多选)下列说法正确的是
A.石子在空中的运动可简化为平抛运动
B.石子在空中运动的时间与抛出的速度无关
C.石子抛出的速度越大,机器对石子做功越多
D.石子抛出的速度越大,越有可能观察到“水漂”现象
②石子抛出点到水面的高度为h,想要打出“水漂”效果,抛出石子速度大小至少为
(3)若“打水漂”机器向平静的湖面抛出的石子恰好砸中湖面一个安全警戒浮漂,浮漂之后的运动可简化为竖直方向的简谐振动,距浮漂1.6 m的水面有一片小树叶。
①受浮漂振动形成水波的影响,小树叶
②若浮漂在4.0 s内全振动了8次,当它开始第9次振动时,小树叶刚好开始振动,则此水波的周期为
(4)“嫦娥五号”月球探测器返回舱为了安全带回样品,采用了类似“打水漂”多段多次减速技术。如图所示,用虚线球面表示地球大气层边界,边界外侧没有大气。关闭发动机的返回舱从a点滑入大气层,然后经b点从c点“跳出”,经d点后再从e点“跃入”。d点为轨迹最高点,距离地面高度为h,已知地球表面重力加速度为g,地球半径为R。①下列选项正确的是
A.va > vc > ve B.va = vc = ve C.va > vc = ve
②下列关于返回舱在b、d两点的状态判断正确的是
A.超重 失重 B.失重 超重 C.超重 超重
③返回舱在d点的加速度大小为
④返回舱在d点时的角速度
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【推荐2】2023年5月30日,搭载神舟十六号载人飞船的长征二号F遇十六运载火箭成功发射升空。6.5小时后,载人飞船与天和核心舱成功实现自主快速交会对接。核心舱绕地球的飞行可视为半径为R的匀速圆周运动。
(1)在竖直起飞阶段的某一时刻,火箭的加速度大小为a,载人飞船总质量为m,此时火箭对飞船作用力大小为______ (重力加速度用g表示)。
(2)当飞船即将与核心舱对接时,飞船高度增大,从核心舱正下方缓慢靠近,距地面高度缓慢增加,在这个过程中
①飞船绕地球飞行的运行周期( )
A.变小 B.不变 C.变大
②飞船需要进行( )
A.点火加速 B.点火减速
(3)已知地球总质量M.引力常量为G,对接完成后,飞船的向心加速度为______ 。
(4)若对接完成后飞船距地面400km,则地面接收站接收到信息的时间差最可能是( )
(1)在竖直起飞阶段的某一时刻,火箭的加速度大小为a,载人飞船总质量为m,此时火箭对飞船作用力大小为
(2)当飞船即将与核心舱对接时,飞船高度增大,从核心舱正下方缓慢靠近,距地面高度缓慢增加,在这个过程中
①飞船绕地球飞行的运行周期
A.变小 B.不变 C.变大
②飞船需要进行
A.点火加速 B.点火减速
(3)已知地球总质量M.引力常量为G,对接完成后,飞船的向心加速度为
(4)若对接完成后飞船距地面400km,则地面接收站接收到信息的时间差最可能是( )
A.10s | B.1s | C.1ms | D. |
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【推荐3】2016年,“天宫号”发射成功,这是中国第一个真正意义上的空间实验室;2020年,火探测器“天问一号”发射成功,自此,中国迈出了行星探测的第一步。
1.2017年4月,我国成功发射的天舟一号货运飞船与天宫二号空间实验室完成了首次交会对接,对接形成的组合体仍沿天宫二号原来的轨道(可视为圆轨道)运行。(1)与天宫二号单独运行时相比,组合体运行的( )
A.周期变大 B.速率变大
C.动能变大 D.向心加速度变大
(2)根据下列器材在地面上使用时的主要功能,航天员在空间实验室中同样可以正常使用的是( )
A.水银压强计 B.家用体重秤 C.哑铃 D.弹簧拉力器
(3)与嫦娥一号、二号月球探测器不同,嫦娥三号是一次性进入距月球表面100km高的圆轨道I(不计地球对探测器的影响),运行一段时间后再次变轨,从100km的环月圆轨道I,降低到距月球15km的近月点B、距月球100km的远月点A的椭圆轨道II,如图所示,为下一步月面软着陆微准备:关于嫦娥三号探测器下列说法正确的是( ) A.探测器在轨道II经过A点的速度大于经过B点的速度
B.探测器从轨道I变轨到轨道II,应在A点减速
C.探测器沿轨道I运动过程中,探测器中的科考仪器对其支持面有压力
D.探测器在轨道II经过A点时的加速度小于在轨道I经过A点时的加速度
2.2020年7月23日,我国首次火星探测任务“天问一号”探测器成功发射,火星公转半径约为地球公转半径的倍,不考虑火星自转造成的影响。(1)天问一号的发射速度为v,以下说法正确的是( )
A.11.2m/s<v<16.7km/s B.v>16.7km/s
C.7.9km/s<v<11.2m/s D.v<7.9km/s
(2)火星的公转周期约为地球公转周期的多少倍( )
A.倍 B.倍 C.倍 D.倍
(3)已知引力恒量为G,火星质量为M,火星半径为R,则火星表面的重力加速度为____________ 。
1.2017年4月,我国成功发射的天舟一号货运飞船与天宫二号空间实验室完成了首次交会对接,对接形成的组合体仍沿天宫二号原来的轨道(可视为圆轨道)运行。(1)与天宫二号单独运行时相比,组合体运行的
A.周期变大 B.速率变大
C.动能变大 D.向心加速度变大
(2)根据下列器材在地面上使用时的主要功能,航天员在空间实验室中同样可以正常使用的是
A.水银压强计 B.家用体重秤 C.哑铃 D.弹簧拉力器
(3)与嫦娥一号、二号月球探测器不同,嫦娥三号是一次性进入距月球表面100km高的圆轨道I(不计地球对探测器的影响),运行一段时间后再次变轨,从100km的环月圆轨道I,降低到距月球15km的近月点B、距月球100km的远月点A的椭圆轨道II,如图所示,为下一步月面软着陆微准备:关于嫦娥三号探测器下列说法正确的是
B.探测器从轨道I变轨到轨道II,应在A点减速
C.探测器沿轨道I运动过程中,探测器中的科考仪器对其支持面有压力
D.探测器在轨道II经过A点时的加速度小于在轨道I经过A点时的加速度
2.2020年7月23日,我国首次火星探测任务“天问一号”探测器成功发射,火星公转半径约为地球公转半径的倍,不考虑火星自转造成的影响。(1)天问一号的发射速度为v,以下说法正确的是
A.11.2m/s<v<16.7km/s B.v>16.7km/s
C.7.9km/s<v<11.2m/s D.v<7.9km/s
(2)火星的公转周期约为地球公转周期的多少倍
A.倍 B.倍 C.倍 D.倍
(3)已知引力恒量为G,火星质量为M,火星半径为R,则火星表面的重力加速度为
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【推荐1】车与生活
社会的发展让车走进了千家万户,给人们的生活带来许多方便与快捷。当你走在马路上,会看到各种各样的汽车从你的身边疾驰而过;但是汽车的快速发展,也给生活带来了新的挑战。由于环保以及交通拥堵的问题,自行车再度成为人们喜爱的交通、健身工具。构建和谐型、节约型社会深得民心,遍布于生活的方方面面。
1.一质量为2000kg的汽车在水平公路上行驶,路面对轮胎的径向最大静摩擦力为,当汽车经过半径为100m的弯道时,下列判断正确的是( )
2.汽车发动机的功率为50kW,若汽车总质量为,在水平路面上行驶时,所受阻力大小恒为,则汽车所能达到的最大速度为______ m/s,若汽车以的加速度由静止开始做匀加速运动,这一过程能维持的时间为______ s。
3.在平直的公路上汽车由静止开始做匀加速直线运动,当速度达后立即关闭发动机让其滑行,直至停止,其图像如图所示。设运动的全过程中汽车牵引力做的功为,克服摩擦力做的功为,那么应为______ 。牵引力和阻力大小之比为______ 。4.有一款自行车前后轮不一样大,前轮半径为0.35m,后轮半径为0.28m,A,B分别为前轮和后轮边缘上的一点,正常运行中,A,B两点的角速度之比为______ ,线速度之比为______ 。5.自行车的大齿轮、小齿轮、后轮三个轮子的边缘上有A、B、C三点,向心加速度随半径变化图像如图所示,则( )
6.一辆质量m=2000kg的汽车驶过半径R=50m的一段圆弧形桥面,g取,求:
(1)若桥面为凹形,则汽车以20m/s的速度通过桥面最低点时对桥面的压力;
(2)若桥面为凸形,则汽车以10m/s的速度通过桥面最高点时对桥面的压力;
(3)汽车以多大速度v通过凸形桥面最高点时,对桥面刚好没有压力。
社会的发展让车走进了千家万户,给人们的生活带来许多方便与快捷。当你走在马路上,会看到各种各样的汽车从你的身边疾驰而过;但是汽车的快速发展,也给生活带来了新的挑战。由于环保以及交通拥堵的问题,自行车再度成为人们喜爱的交通、健身工具。构建和谐型、节约型社会深得民心,遍布于生活的方方面面。
1.一质量为2000kg的汽车在水平公路上行驶,路面对轮胎的径向最大静摩擦力为,当汽车经过半径为100m的弯道时,下列判断正确的是( )
A.汽车转弯时所受的力有重力、弹力、摩擦力和向心力 |
B.汽车转弯的速度为20m/s时所需的向心力为 |
C.汽车转弯的速度为30m/s时汽车会发生侧滑 |
D.汽车能安全转弯的向心加速度不超过 |
3.在平直的公路上汽车由静止开始做匀加速直线运动,当速度达后立即关闭发动机让其滑行,直至停止,其图像如图所示。设运动的全过程中汽车牵引力做的功为,克服摩擦力做的功为,那么应为
A.A,B两点加速度关系满足甲图线 | B.A,B两点加速度关系满足乙图线 |
C.B,C两点加速度关系满足甲图线 | D.B,C两点加速度关系满足乙图线 |
(1)若桥面为凹形,则汽车以20m/s的速度通过桥面最低点时对桥面的压力;
(2)若桥面为凸形,则汽车以10m/s的速度通过桥面最高点时对桥面的压力;
(3)汽车以多大速度v通过凸形桥面最高点时,对桥面刚好没有压力。
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【推荐2】二、游乐场
周末两位同学来到游乐场,在游玩过程中观察游乐设施中蕴含的物理原理。
1.首先他们到达了第一个装置——旋转木马。在转台上有两匹小马A、B,若A的旋转半径小于B的旋转半径,下列说法正确的有( )
2.接着两位学生又来到了与旋转木马相似的“旋转飞椅”这一装置前。观察到,由于悬挂座椅的绳索可以绕悬挂点自由转动,所以当整个装置匀速旋转时,绳索与竖直方向保持一定的夹角,如果测得这个夹角,则可以求出( )
3.后来两位学生来到了蹦极装置前,观察蹦极运动过程,做以下简化(如图甲):忽略空气阻力,将游客视为质点,他的运动始终沿竖直方向。弹性绳的一端固定在O点,另一端和游客相连。请判断游客从O点开始下落到最低点的过程中机械能是否守恒并说明理由:____________ 。4.最后两位学生来到了游乐场最惊险刺激的游玩项目:过山车的面前。其中一位同学观察到,如图1所示,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。于是把这种情形抽象为如图2所示的模型:弧形轨道的下端与半径为R的竖直圆轨道相接,B、C分别为圆轨道的最低点和最高点。质量为m的小球(可视为质点)从弧形轨道上距离地面高度为h的A点由静止滚下,到达B点时的速度为,且恰好能通过C点。已知A、B间的高度差为h,g为重力加速度。求:
(1)小球运动到B点时,轨道对小球的支持力F的大小;
(2)小球通过C点时的速率;
(3)小球从A点运动到C点的过程中,克服摩擦力做的功W。
周末两位同学来到游乐场,在游玩过程中观察游乐设施中蕴含的物理原理。
1.首先他们到达了第一个装置——旋转木马。在转台上有两匹小马A、B,若A的旋转半径小于B的旋转半径,下列说法正确的有( )
A.小马A、B的线速度相同 |
B.小马A、B的周期相同 |
C.小马A、B的向心加速度相同 |
D.小马A、B的转速相同 |
A.绳索受到的拉力 | B.人对座椅的压力 |
C.座椅和人的速度 | D.座椅和人的加速度 |
(1)小球运动到B点时,轨道对小球的支持力F的大小;
(2)小球通过C点时的速率;
(3)小球从A点运动到C点的过程中,克服摩擦力做的功W。
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