1.D 2.B 3.C 4.B 5.B 6.C
7.AD 提示:將球體的重力mg沿垂直木板方向和垂直墻面方向分解,如圖1所示,根據力的平行四邊形定則得,G2=mgtanθ=20N,因此球體垂直木板方向的分力大小為,球體垂直墻面方向的分力大小為20N,球體對木板的壓力大小為,球體對墻面的壓力大小為20N,選項A、D正確,B、C錯誤。
8.AC
9.BC 提示:足球的運動軌跡關于最高點不對稱,說明足球在運動過程中一定受到空氣阻力的作用。因為足球在運動過程中受到的空氣阻力與速度方向相反,所以足球在豎直方向上的運動不是豎直上拋運動,足球從位置1到位置2所用的時間大于,選項A錯誤。足球從踢出到運動至最高點再到落地,需要克服空氣阻力做功,因此足球在位置1踢出時的動能Ek1大于在位置3落地時的動能Ek3,足球在位置2時的機械能小于在位置1時的機械能,足球從位置1到位置2過程中克服重力和空氣阻力做的功等于足球動能的減少量,選項B、C正確,D錯誤。
10.CD 11.CD 12.BD
13.(1)1:3 (2)1.5
提示:(1)由題圖乙可知,碰撞后物體A在一個頻閃時間間隔內移動標尺上1個刻度,物體B在一個頻閃時間間隔內移動標尺上3個刻度,由公式s=vt可知,碰撞后兩物體的速度大小之比為1:3。(2)設碰撞后物體A的速度為v,則碰撞前物體A在一個頻閃時間間隔內移動標尺上2個刻度,速度為2v,碰撞后物體B的速度為3v,由動量守恒定律得mA·2v=mA·v+mB·3v,解得mA=1.5kg。
15.(1)設殲20戰斗機到達傾斜跑道末端時的速度為v,在它由靜止啟動至到達傾斜跑道末端的過程中,由動能定理得mg(8L+L)-0.1mg(8L+L)-mg·0.1L=,解得。(2)設殲20戰斗機發動機的推力為F,在它由靜止啟動至獲得速度v的過程中,由動能定理得,解得F=1.1mg,即殲20戰斗機發動機的推力應增大到重力的1.1倍。
17.設乙船上的人拋出貨物的最小速度大小為vmin,拋出貨物后乙船的速度為v1,甲船上的人接到貨物后甲船的速度為v2,由動量守恒定律得12mv0=11mv1-mvmin,10m·2v0-mvmin=11mv2,為避免兩船相撞應滿足v1=v2,解得vmin=4v0。
18.(1)P、Q兩物塊在光滑斜面體ABC上靜止,根據平衡條件得mQgsinα=mPgsinβ,解得mP=3kg。物塊P由初始位置運動到D點的過程中,根據動能定理得,根據幾何關系得h=L1sinβ+R(1-cosβ)。在D點,支持力和重力的合力提供向心力,則,解得FD=78N。由牛頓第三定律可知,物塊P第一次到達D點時對軌道的壓力大小為78N。(2)物塊P從初始位置運動到M點的過程中,根據動能定理得,解得vM=2 m/s。物塊P沿斜面MN向上運動的過程中,根據牛頓第二定律得mPgsinθ+μmPgcosθ=ma1,解得a1=10m/s2。根據速度—時間公式得vM=a1t1,解得t1=0.2s。當t1=0.2s時,物塊P到達斜面MN上最高點,最高點與M點間的距離。之后物塊P沿斜面MN返回,再經過t2=t-t1=0.1s到達K點,最高點與K點間的距離。物塊P沿斜面MN向下運動時,根據牛頓第二定律得mPgsinθ-μmPgcosθ=ma2,解得a2=6m/s2,根據幾何關系得xMK=x-x′=0.17m,即M、K兩點間的距離為0.17 m。(3)最后物塊P將在光滑圓弧面上的C、M兩點間來回滑動,且到達M點時的速度為零,對物塊P從初始位置運動到最終到達M點的過程應用動能定理得mPgL1sinβμmPgcosθ·L總=0,解得L總=1m,即物塊P在斜面MN上滑行的總路程為1m。
19.(1)設物塊剛滑至B點時的速度大小為v1,木板對物塊的支持力大小為F′。物塊從B點運動到A點的過程中,根據機械能守恒定律得,解得。在B點,物塊受到的木板支持力和重力的合力提供向心力,則,解得F′=30 N。根據牛頓第三定律可知,物塊對B點的壓力大小F=F′=30N。(2)若木板不固定,設燒斷細線前彈簧的彈性勢能為Ep,燒斷細線后物塊運動到A點時,物塊和木板的速度為v2,整個系統從燒斷細線至物塊運動到A點的過程中,取水平向左為正方向,根據水平方向動量守恒得0=(m1+m2)v2,解得v2=0。根據能量守恒定律得。最終狀態物塊與木板一起靜止,設物塊在木板上BC段運動的總路程為d,根據能量守恒定律得Ep=μm2gd,解得,因此物塊最終離B點的距離。(3)燒斷細線至物塊上升到最高點的過程中,設物塊的水平速度為v物時木板的速度大小為v板,物塊水平方向的位移大小為s物,木板的位移大小為s板,由水平方向動量守恒可知,在全過程中始終有0=m2v物-m1v板,即m2v物=m1v板,因此有m2s物=m1s板,得s物=s板。由物塊和木板在水平方向上的位移關系得s物+s板=R+L+x,解得s板=0.46m。
20.(1)選取小物塊A為研究對象,當滑桿達到最大速度時,小物塊A與其脫離,由題意得v0=ωr。小物塊A與B發生完全非彈性碰撞,動量守恒,碰撞后二者速度大小相同。設小物塊A、B碰撞后的共同速度為v1,由動量守恒定律得mv0=2mv1,解得。在小物塊A與B碰撞過程中損失的機械能。(2)若小物塊A、B不能與彈簧相碰,則在二者由P點運動到Q點的過程中,由動能定理得,解得對應的連桿角速度,因此ω的取值范圍為。碰撞時間極短,可以忽略不計。設小物塊A、B在PQ段上運動的加速度大小為a,由牛頓第二定律和運動學公式得μ·2mg=2ma,v1=at1,解得。