1、一质点在某段时间内做曲线运动,则在这段时间内( )
A、速度一定在不断地改变,加速度也一定在不断地改变。
B、速度一定在不断地改变,加速度可以不变
C、速度可以不变,加速度一定在不断地改变
D、速度可以不变,加速度也可以不变
40 kg的女孩骑自行车带30 kg的男孩(如图18所示),行驶速度2.5 m/s.自行车行驶时,男孩要从车上下来.
(1)他知道如果直接跳下来,他可能会摔跤,为什么?
(2)计算男孩下车的瞬间,女孩和自行车的速度.
(3)计算自行车和两个孩子,在男孩下车前后整个系统的动能的值.如有不同,请解释.
【解析】:(1)如果直接跳下来,人具有和自行车相同的速度,脚着地后,脚的速度为零,由于惯性,上身继续向前倾斜,因此他可能会摔跤.所以他下来时用力往前推自行车,这样他下车时水平速度是0.
(2)男孩下车前后,对整体由动量守恒定律有:
(m1+m2+m3)v0=(m1+m2)v
v=4 m/s(m1表示女孩质量,m2表示自行车质量,m3表示男孩质量)
(3)男孩下车前系统的动能
Ek=(m1+m2+m3)v
=(40+10+30)×(2.5)2J
=250 J
男孩下车后系统的动能
Ek′=(m1+m2)v2=(40+10)×42J=400 J
男孩下车时用力向前推自行车,对系统做了正功,使系统的动能增加了150 J.
两个质量分别为M1和M2的劈A和B,高度相同,放在光滑水平面上.A和B的倾斜面都是光滑曲面,曲面下端与水平面相切,如图17所示.一质量为m的物块位于劈A的倾斜面上,距水平面的高度为h.物块从静止开始滑下,然后又滑上劈B.求物块在B上能够达到的最大高度.
【解析】:设物块到达劈A的底端时,物块和A的速度大小分别为v和V,由机械能守恒和动量守恒得
mgh=mv2+M1V2①
M1V=mv②
设物块在劈B上达到的最大高度为h′,此时物块和B的共同速度大小为V′,由机械能守恒和动量守恒得
mgh′+(M2+m)V2=mv2③
mv=(M2+m)V′④
联立①②③④式得
h′=h⑤
如图为一空间探测器的示意图,P1、P2、P3、P4是四个喷气发动机,P1、P3的连线与空间一固定坐标系的x轴平行,P2、P4的连线与y轴平行.每台发动机喷气时,都能向探测器提供推力,但不会使探测器转动,开始时,探测器相对于坐标系以恒定的速率v0沿正x方向平动.先开动P1,使P1在极短时间内一次性喷出质量为m的气体,气体喷出时相对于坐标系的速度大小为v.然后开动P2,使P2在极短的时间内一次性喷出质量为m的气体,气体喷出时相对坐标系的速度大小为v.此时探测器的速度大小为2v0,且方向沿正y方向.假设探测器的总质量为M(包括气体的质量),求每次喷出气体的质量m与探测器总质量M的比值和每次喷出气体的速度v与v0的比值.
【解析】:探测器第一次喷出气体时,沿x方向动量守恒,且探测器速度变为零.
即Mv0=mv①
第二次喷出气体时,沿y方向动量守恒:
0=(M-2m)·2v0-mv②
解①②得:=,=
两磁铁各放在一辆小车上,小车能在水平面上无摩擦地沿同一直线运动.已知甲车和磁铁的总质量为0.5 kg,乙车和磁铁的总质量为1.0 kg.两磁铁的N极相对,推动一下,使两车相向运动.某时刻甲的速率为2 m/s,乙的速率为3 m/s方向与甲相反.两车运动过程中始终未相碰.求:
(1)两车最近时,乙的速度为多大?
(2)甲车开始反向运动时,乙的速度为多大?
【解析】:(1)两车相距最近时,两车的速度相同,设该速度为v,取乙车的速度方向为正方向.由动量守恒定律得
m乙v乙-m甲v甲=(m甲+m乙)v
所以两车最近时,乙车的速度为
v=
=m/s=m/s=1.33 m/s
(2)甲车开始反向时,其速度为0,设此时乙车的速度为v乙′,由动量守恒定律得m乙v乙-m甲v甲=m乙v乙′
得v乙′==m/s=2 m/s.
人在平板车上用水平恒力拉绳使重物能靠拢自己,如图所示,人相对车始终不动,重物与平板车之间,平板车与地面之间均无摩擦.设开始拉重物时车和重物都是静止的,车和人的总质量为M=100 kg,重物质量m=50 kg,拉力F=20 N,重物在车上向人靠拢了3 m.求:
(1)车在地面上移动的距离.
(2)这时车和重物的速度.
【解析】:(1)设重物在车上向人靠拢L=3 m,车在地面上移动距离为x,依题意有m(L-x)=Mx
整理得:x=1 m
(2)人和车的加速度为a===2 m/s2
则人和车在地面上移动1 m时的速度为
v==2 m/s
此时物体的对地速度为v物,依据mv物=Mv
得v物=4 m/s