17.[解析]
设当杆转到竖直位置时,A球和B球的速度分别为和。如果把轻杆、地球、两个小球构成的系统作为研究对象,那么由于杆和小球的相互作用力做功总和等于零,故系统机械能守恒。
若取B的最低点为零重力势能参考平面,可得: ①
又因A球对B球在各个时刻对应的角速度相同,故 ②
由①②式得:.
根据动能定理,可解出杆对A、B做的功。
对于A有:,即:
对于B有:,即:.
答案:、
16.[解析]
小球运动到M点时,速度为,轨道对球的作用力为N,
由向心力公式可得:
即:
从N到M点由动能定理:
即:
15.[解析]
(1)如图,以悬点为参考平面,人从点的自然下蹲过程中机械能守恒,所以,即
,解得:
在最低点B处,,解得:
(2) 人在最低点处,突然由下蹲变成直立状态,人的内力做功,使人的机械能增加,之后,人从点的上摆过程中机械能守恒,所以或,即
,得:
14.[解析]
(1)小球在甲轨道上做圆周运动通过最高点的最小速度为
设小球能通过甲轨道最高点时速度为v1.
由机械能守恒定律得:
∵> ∴小球能通过甲轨道而不撞轨
(2)设CD的长度为x,小球在乙轨道最高点的最小速度为
小球要通过乙轨道最高点,则需满足: 得:
x≤
小球到乙轨圆心等高处之前再返回,则需满足:
且 得:
≤x <
总结论:CD≤或≤CD <
13.[解析]
(1)因粘滞阻力,故有,其单位应是
(2)钢珠稳定下落时,其所受向上粘滞阻力F与、mg平衡,有
得:
(3)根据总能量守恒的方法:
钢珠下落过程中损失的势能 转化为钢珠的动能,以及与钢珠同样大小的油滴上升至液面处的动能和势能,还有钢珠克服粘滞阻力而产生的热量Q,其中油滴重力.
12.[答案]B
[解析]A、B两球以及地球所组成的系统机械能守恒,A球机械能减少量等于B球机械能增加量.若以初始状态B球所在平面为零势面,则系统总机械能为2mgh,当A球在最低点时B球势能为mgh.另外的机械能是A和B共有的动能,因此B还要继续上升,正确答案为B.
11.[答案]B
[解析]在水平面上,由动能定理
在斜面上,设左、右斜面倾角分别为α、β,左、右斜面长度分别为、
由动能定理
所以
10.[答案]C
[解析]易知飞行员竖直分速先增后减,由得出飞行员所受重力的瞬时功率先增大后减小.
9.[答案]B
[解析]小物块A在下滑过程中和斜面之间有一对相互作用力F和F',如图所示。如果把斜面B固定在水平桌面上,物体A的位移方向和弹力方向垂直,这时斜面对物块A不做功。但此题告诉的条件是斜劈放在光滑的水平面上,可以自由滑动。此时弹力方向仍然垂直于斜面,但是物块A的位移方向却是从初位置指向终末位置。如图所示,弹力和位移方向不再垂直而是成一钝角,所以弹力对小物块A做负功,即B选项正确。
8.[答案]BD
[解析]根据能量守恒可知,人通过做功消耗的化学能将全部转化为物体m1和m2的动能以及人的动能。所以人做的功的大小等于
即B、D两选项正确。
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