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题型:简答题
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简答题

如图所示,一质量m1=0.2kg的小球,从光滑水平轨道上的一端A处,以v1=2.5m/s的速度水平向右运动。轨道的另一端B处固定放置一竖直光滑半圆环轨道(圆环半径比细管的内径大得多),轨道的半径R=10cm,圆环轨道的最低点与水平轨道相切;空中有一固定长为15cm的木板DF,F端在轨道最高点C的正下方,竖直距离为5cm。水平轨道的另一端B处有一质量m2=0.2kg的小球,m1、m2两小球在B处发生的是完全弹性碰撞,重力加速度为g=10m/s2。求:

(1)经过C点时,小球m2对轨道的作用力的大小及方向?

(2)m2小球打到木板DF上的位置?

正确答案

解:(1)在B处m1与m2发生的是完全弹性碰撞,有:

 ①

 ②

由①②式解得:

(或因m1与m2发生的是完全弹性碰撞,且,所以两球交换速度。得

由B到C的过程,机械能守恒,有

由③代入数据得

在C点,对m2根据牛顿第二定律:

由④代入数据得:,方向竖直向下

据牛顿第三定律知:小球对轨道的作用力大小为0.5N,方向竖直向上

(2)小球从C飞出做平抛运动,有

 ⑤

 ⑥

由⑤⑥解得:,所以物体刚好落在木板的D点上

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简答题

如图所示,足够长的水平粗糙轨道与固定在水平面上的光滑弧形轨道在P点相切,质量为m的滑块B静止于P点;质量为2m的滑块A由静止开始沿着光滑弧形轨道下滑,下滑的起始位置距水平轨道的高度为h,滑块A在P点与静止的滑块B碰撞后,两滑块粘合在一起共同向左运动。两滑块均可视为质点,且与水平轨道的动摩擦因数均为μ,P点切线水平。求:

(1)滑块A到达P点与B碰前瞬间的速度大小;

(2)两滑块最终停止时距P点的距离。

正确答案

解:(1)设滑块A到达P点与B碰前瞬间的速度为,由机械能守恒定律有

解得

(2)设滑块A与B碰撞后的共同速度为v,由动量守恒定律有

两滑块粘合在一起共同向左运动,设最终停止时距P点的距离为s,由动能定理有

联立上述式子并代入数据解得

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简答题

如图所示,固定的光滑水平绝缘轨道与半径为R=0.2m、竖直放置的光滑绝缘的圆形轨道平滑连接,圆形轨道处于电场强度大小为,方向水平向右的匀强电场中。光滑水平绝缘轨道上有A、B、C、D四个可看作为质点的小球,已知mA=mD=0.1kg,mB=mC=0.2kg,A球带正电,电量为q,其余小球均不带电。小球C、D与处于原长的轻弹簧2连接,小球A、B中间压缩一轻且短的弹簧(弹簧弹力足够大),轻弹簧与A、B均不连接,在圆轨道的最低点由静止释放A、B后,A球在圆轨道运动时恰能做完整的圆周运动,B被弹开后与C小球碰撞且粘连在一起,设碰撞时间极短。g取10m/s2。试求:

(1)A球离开弹簧后的最小速度以及刚进入圆轨道时对轨道的压力的大小?

(2)弹簧2的最大弹性势能?

正确答案

解:(1)因带电小球A恰能做完整的圆周运动,则小球通过复合场中的最高点P的向心力由小球A的重力和电场力的合力提供,由圆周运动知识,此时速度为最小速度

设此时的速度大小为v,方向与重力的方向的夹角为θ

由牛顿第二定律:

解得:v=2m/s,tanθ=,θ=30°

小球A从圆周轨道的最低点运动到P的过程中,由动能定理有:

-mAg(R+Rsin30°)-EqRcos30°=

代入值得:vA=4m/s

在最低点位置,由牛顿第二定律:

解得:F=9N

由牛顿第三定律,A球离开弹簧后刚进入圆轨道时对轨道的压力的大小为9N

(2)在圆周轨道的最低点弹簧将B、A两球向左、右弹开,设弹开时A、B两球的速度大小分别为vA、vB由动量守恒有:mAvA=mBvB

代入值得:vB=vA/2= 2m/s

B与C碰撞动量守恒,设BC碰后速度为v1,则:mBvB=(mB+mC)v1

得:v1=1m/s

BC碰后,整体减速,D球加速,当两者速度相等(设为v2)时,弹簧最短,弹性势能最大

由动量守恒有:mBvB=(mB+mC+ mD)v2代入值得:v2=0.8m/s

由能量守恒得:J

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在绝缘水平面上放置一质量为m=2.0×10-3 kg的带电滑块A,电量为q=1.0×10-7 C。在A的左边L=1.2 m处放置一个不带电的滑块B,质量为M=6.0×10-3 kg,滑块B距左边竖直绝缘墙壁s=0.6 m,如图所示,在水平面上方空间加一方向水平向左的匀强电场,电场强度为E=4.0×105 N/C,A由静止开始向左滑动并与B发生碰撞,设碰撞的过程极短,碰撞后两滑块结合在一起共同运动并与墙壁相碰撞,在与墙壁发生碰撞时没有机械能损失,两滑块始终没有分开,两滑块的体积大小可以忽略不计。已知A、B与地面的动摩擦因数均为μ=0.5。(取g=10 m/s2

(1)求A与B碰撞前的速度;

(2)计算滑块A从开始运动到最后静止所用的时间;

(3)试通过计算,在坐标图中作出滑块A从开始运动到最后静止的速度时间图象。

正确答案

解:(1)A从静止到与B碰撞前,由动能定理有:

解得:VA=6 m/s

(2)A从加速到碰撞前,由牛顿第二定律得:qEL-μmAg=mAaA

解得:aA=1.5 m/s2

即得:

A、B碰撞过程极短,由动量守恒定律得:mAVA=(mA+mB)v1

解得v1=1.5 m/s

碰后,由于qE=μ(mA+mB)g

故A、B一起向左做匀速直线运动,运动时间为:

然后A、B一起与墙碰撞,由于碰撞无机械能损失,故获得等大反向速度,反向运动过程中做匀减速运动,由牛顿第二定律可得:qE+μ(mA+mB)g=(mA+mB)a解得:a=10 m/s2

所以减速到0的时间:

之后由qE=μ(mA+mB)g受力平衡,保持静止,故从A由静止开始运动到最后静止经历的时间为:

t=t1+t2+t3=0.95 s

(3)A运动的速度一时间图象如图所示

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简答题

光滑水平面上,用弹簧相连接的质量均为2 kg的A、B两物体都以v0=6 m/s速度向右运动,弹簧处于原长。质量为4 kg的物体C静止在前方,如图所示,B与C发生碰撞后粘合在一起运动,在以后的运动中,求:

(1)弹性势能最大值为多少?

(2)当A的速度为零时,弹簧的弹性势能为多少?

正确答案

解:(1)B、C碰撞瞬间,B、C的总动量守恒,由动量守恒定律得:

mBv0=(mB+mC)v

v=2 m/s

三个物体速度相同时弹性势能最大,由动量守恒定律得:

mAv0+mBv0= (mA+mB+mC)vv=3m/s

设最大弹性势能为Ep,由能量守恒得:

12 J

(2)当A的速度为零时,由动量定恒定律得:

mAv0+mBv0=(mB+mC)vBC

vBC=4 m/s

则此时的弹性势能

百度题库 > 高考 > 物理 > 对心碰撞和非对心碰撞、散射

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