(1)光滑圆弧半径R;
(2)与B碰撞前瞬间A对轨道的压力大小F;
(3)碰撞过程中系统损失的机械能。
...
动量定理在物理学中有着非常重要的地位,是解决物理问题的重要工具。
(1)如图所示,质量为m的物体在光滑的水平面上受到恒力F的作用,做匀变速直线运动。初始时刻,物体的速度为,经过一段时间
,它的速度为
。结合以上情景,利用牛顿第二定律和运动学公式推导动量定理表达式。
(2)单个微小粒子撞击巨大物体的力是局部而短促的脉冲,但大量粒子撞击物体的平均效果是均匀而持续的力。我们假定单位体积内粒子数量为,每个粒子的质量为m,粒子运动速率均为
。如果所有粒子都垂直物体表面运动并与其碰撞,碰撞后粒子垂直物体表面返回的速度大小也是
,利用所学力学知识,导出物体表面单位面积所受粒子压力f与m、n和v的关系。
(3)在近地轨道绕地球做圆周运动的人造卫星会受到稀薄空气阻力作用,导致卫星运行的轨道半径逐渐变小。某同学为估算稀薄空气对卫星的阻力大小,做出了如下假设:一质量为m最大横截面积为A的人造卫星绕地球运动,每一圈均视为匀速圆周运动,运行轨道范围内稀薄空气的密度为,稀薄空气看成是由彼此不发生相互作用的颗粒组成的,所有的颗粒原来都静止,它们与人造卫星在很短时间内发生碰撞后都具有与卫星相同的速度,在与这些颗粒碰撞的前后,卫星的速度可认为保持不变。地球质量为M,引力常量为G。试估算卫星在半径为r轨道上运行时,卫星所受阻力大小F。
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(1)运动员经过C点时受到的支持力大小N。
(2)运动员在DE上的落点距D点的距离x。
(3)从A点运动到C点,摩擦力对运动员做的功W。
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动量p和力F都是矢量,在处理二维问题时,为简化问题研究,可以在相互垂直的x、y两个方向上分别研究,即将二维问题转化为一维问题。
(1)质量为m的小球斜射到木板上,入射的角度是θ,碰撞后弹出的角度也是θ,碰撞前的速度大小是v0,碰撞后的速度大小是v,如图1所示。分别求出碰撞前后x、y方向小球的动量变化Δpx、Δpy;
(2)质量均为m的球1和球2构成一个系统,不考虑系统的外力作用,球1沿x轴正向以速度v1与静止的球2碰撞,碰撞后两球的速度的偏角分别为=53°、
=37°,如图2所示。求碰后两球速度的大小
和
。
(3)轻绳两端各系一质量为m的小球,中央系一质量为M的小球,三球均静止于光滑的水平桌面上,绳处于拉直状态,其俯视图如图3所示。对小球M施加一瞬时冲量,使它获得方向与绳垂直的速度。分别求出在轻绳两端小球发生碰撞前瞬间三个小球速度的大小。
...
一枚在空中水平飞行的玩具火箭质量为m,在某时刻距离地面的高度为h,速度为v。此时,火箭突然炸裂成A、B两部分,其中质量为的B部分速度恰好为0。忽略空气阻力的影响,重力加速度为g。求:
(1)炸裂后瞬间A部分的速度大小v1;
(2)炸裂后B部分在空中下落的时间t;
(3)在爆炸过程中增加的机械能。
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(1)m与M碰撞前瞬时速度的大小;
(2)m与M碰撞后速度的大小v;
(3)本次打桩后,桩下降的距离d。
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(1)氢原子核外的电子绕核做匀速圆周运动,其周期为T。已知电子的电荷量为e,质量为m,静电力常量为k,求电子运动的轨道半径R。
(2)将一物体沿与水平面成α角的方向以速度v₀抛出,如图(b)所示。已知重力加速度为g,求其轨迹最高点P处的曲率半径r。
(3)开普勒根据第谷的行星观测记录结合数学知识发现,对任意一个行星来说,它与太阳的连线在相等的时间内扫过的面积相等。如图(c)所示,卫星绕地球沿椭圆轨道运动。卫星在椭圆轨道的近地点P的速度为v₁,近地点 P到地心的距离为R;在远地点Q的速度为v₂,远地点Q到地心的距离为r。一兴趣小组的同学根据开普勒定律结合数学知识得到 请你根据万有引力定律和牛顿运动定律推导这一结论。
...
(1)求小球通过B点时的速度大小vB。
(2)求小球通过C点时,轨道对小球作用力的大小F和方向。
(3)该小组的同学认为,只要小球能够经过C点,则轨道B和C两点对小球的压力大小之差是不变的。你是否同意这一观点请说明理由。
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(1)弹簧压缩至A点时的弹性势能Ep;
(2)物体沿半圆形轨道运动过程中阻力所做的功Wf;
(3)物体离开C点,落至水平面时距B点的距离x。
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如图所示,质量的小物块从固定斜面的顶端由静止开始匀加速下滑。斜面的长度
,倾角
,物块与斜面间的动摩擦因数
,重力加速度
,
。求物块下滑至斜面底端的过程中:
(1)加速度的大小a;
(2)重力冲量的大小和方向;
(3)损失的机械能。
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