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题型:填空题
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填空题 · 4 分

如图,质量为kg的木板放在光滑水平面上,一质量为kg的物块放在木板上,它们之间有摩擦,木板足够长,开始时两者都以m/s的初速度向相反方向运动,当木板的速度为m/s时,物块的速度大小为        m/s,木板和物块最终的共同速度大小为        m/s。

正确答案

0.8 ; 2

解析


知识点

动量守恒定律
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题型: 单选题
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单选题 · 4 分

如图,在光滑绝缘水平面上有两个带电量分别为+q、-2q的小球,由静止开始释放两球,

则两球相互靠近的过程中,对两球组成的系统(   )

A合外力逐渐增大

B总动量逐渐增大

C机械能逐渐增大

D电势能逐渐增大

正确答案

C

解析

知识点

动量守恒定律动能定理的应用功能关系电势能和电势
1
题型: 单选题
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单选题 · 6 分

有一种飞行器是利用电场加速带电粒子,形成向外发射的高速粒子流,对飞行器自身产生反冲力,从而对飞行器的飞行状态进行调整的。已知飞行器发射的高速粒子流是由二价氧离子构成的。当单位时间内发射的离子个数为n,加速电压为U时,飞行器获得的反冲力为F。为了使加速器获得的反冲力变为2F,只需要

A将加速电压变为2U

B将加速电压变为4U

C将单位时间内发射的离子个数变为n

D将单位时间内发射的离子个数变为4n

正确答案

B

解析

知识点

动量守恒定律反冲带电粒子在匀强电场中的运动
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题型:简答题
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简答题 · 20 分

某同学用一个光滑的半圆形轨道和若干个大小相等、可视为质点的小球做了三个有趣的实验,轨道固定在竖直平面内,且两端同高。第一次,他将一个小球从离轨道最低点的竖直高度h处由静止沿轨道下滑(h远小于轨道半径),用秒表测得小球在轨道底部做往复运动的周期为T;第二次,他将小球A放在轨道的最低点,使另一个小球B从轨道最高点由静止沿轨道滑下并与底部的小球碰撞,结果小球B返回到原来高度的1/4,小球A也上滑到同样的高度;第三次,用三个质量之比为m1:m2:m3=5:3:2的小球做实验,如图所示,先将球m2和m3放在轨道的最低点,球m1从某一高度由静止沿轨道下滑,它们碰后上升的最大高度分别为h1、h2和h3,不考虑之后的碰撞。设实验中小球间的碰撞均无能量损失。重力加速度为g。

求:

(1)半圆形轨道的半径R;

(2)第二次实验中两小球的质量之比mA:mB

(3)第三次实验中三个小球上升的最大高度之比h:h:h

正确答案

见解析。

解析

(1)第一次实验中,小球的运动可以看做摆长为R的单摆,根据单摆周期公式有:

所以                        

(2)第二次实验中,球B从高为R处释放,设球B与球A碰撞前瞬间的速度大小为vB,碰撞后瞬间它们速度的大小分别为和vA。由题意知,球B与A碰后达到的高度均为,根据机械能守恒定律有

所以         

又根据动量守恒定律有

所以                     

(3)根据题意设球1、2、3的质量分别为5m、3m和2m。设球1与球2碰撞前后的速度分别为v1,球2与球3碰撞前后的速度分别为,球3与球2碰撞后的速度为

球1与球2碰撞过程中动量守恒,且机械能守恒,则有

解得         

球2与球3碰撞过程中动量守恒,且机械能守恒,则有

解得:       

在三个小球的上升过程中,根据机械能守恒定律有

解得         

知识点

动量守恒定律弹性碰撞和非弹性碰撞机械能守恒定律
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题型:简答题
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简答题 · 16 分

一质量M=0.8kg的小物块,用长l=0.8m的细绳悬挂在天花板上,处于静止状态。一质量m=0.2kg的粘性小球以速度v0=10m/s水平射向物块,并与物块粘在一起,小球与物块相互作用时间极短可以忽略。不计空气阻力,重力加速度g取10m/s2

求:

(1)小球粘在物块上的瞬间,小球和物块共同速度的大小;

(2)小球和物块摆动过程中,细绳拉力的最大值;

(3)小球和物块摆动过程中所能达到的最大高度。

正确答案

见解析。

解析

(1)因为小球与物块相互作用时间极短,所以小球和物块组成的系统动量守恒。

(2)小球和物块将以v开始运动时,轻绳受到的拉力最大,设最大拉力为F,

F=15N

(3)小球和物块将以v为初速度向右摆动,摆动过程中只有重力做功,所以机械能守恒;设它们所能达到的最大高度为h,根据机械能守恒定律:

h=0.2m

知识点

向心力动量守恒定律动能定理的应用
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题型:填空题
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填空题 · 4 分

在光滑的水平面上有A、B两辆质量均为m的小车,保持静止状态,A车上站着一个质量为m/2的人,当人从A车跳到B车上,并与B车保持相对静止,则A车与B车速度大小之比等于________,A车与B车动量大小之比等于________。

正确答案

3∶2;1∶1。

解析


知识点

动量守恒定律
1
题型:简答题
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简答题 · 18 分

36.如图18所示,一条带有圆轨道的长轨道水平固定,圆轨道竖直,底端分别与两侧的直轨道相切,半径R=0.5m,物块A以v0=6m/s的速度滑入圆轨道,滑过最高点Q,再沿圆轨道滑出后,与直轨道上P处静止的物块B碰撞,碰后粘在一起运动,P点左侧轨道光滑,右侧轨道呈粗糙段、光滑段交替排列,每段长度都为L=0.1m,物块与各粗糙段间的动摩擦因数都为μ=0.1,A、B的质量均为m=1kg(重力加速度g取10m/s2;A、B视为质点,碰撞时间极短)。

(1)求A滑过Q点时的速度大小v和受到的弹力大小F;

(2)若碰后AB最终停止在第k个粗糙段上,求k的数值;

(3)求碰后AB滑至第n个(n<k)光滑段上的速度vn与n的关系式。

正确答案

(1)v=4m/s,F=22N;

(2)k=45;vnm/s(其中n=1、2、3、…、44)

解析

知识点

向心力动量守恒定律动能定理的应用
1
题型:简答题
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简答题 · 18 分

如图所示,固定的光滑平台上固定有光滑的半圆轨道,轨道半径R=0.6m。平台上静止着两个滑块A、B,mA=0.1Kg,mB=0.2Kg,两滑块间夹有少量炸药,平台右侧有一带挡板的小车,静止在光滑的水平地面上。小车质量为M=0.3Kg,车面与平台的台面等高,车面左侧粗糙部分长度为L=0.8m,动摩擦因数为μ=0.2,右侧拴接一轻质弹簧,弹簧自然长度所在处车面光滑。点燃炸药后,A滑块到达轨道最高点时对轨道的压力大小恰好等于A滑块的重力,滑块B冲上小车。两滑块都可以看作质点,炸药的质量忽略不计,爆炸的时间极短,爆炸后两个物块的速度方向在同一水平直线上,且g=10m/s2。求:


  (1)滑块在半圆轨道最低点对轨道的压力
  (2)炸药爆炸后滑块B的速度大小
  (3)滑块B滑上小车后的运动过程中弹簧的最大弹性势能

正确答案

见解析。

解析

(1)在最高点由牛顿第二定律: ……(2分)

由已知最高点压力

由机械能守恒定律:       …………(3分)

在半圆轨道最低点由牛顿第二定律:  …………(2分)

解得:              …………(1分)

由牛顿第三定律:

滑块在半圆轨道最低点对轨道的压力大小为7N,方向竖直向下 ……(1分)

(2)由动量守恒定律:                     …………(2分)

                     …………(1分)

(3)由动量守恒定律:              …………(2分)

由能量守恒定律:

          …………(3分)

知识点

牛顿第二定律向心力动量守恒定律能量守恒定律与能源
1
题型:简答题
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简答题 · 18 分

在足够长的光滑固定水平杆上,套有一个质量为的光滑圆环。一根长为的轻绳,一端拴在环上,另一端系着一个质量为的木块,如图所示。现有一质量为的子弹以的水平速度射入木块,子弹穿出木块时的速度为,子弹与木块作用的时间极短,取g = 10 m/s2

(1)当子弹射穿木块时,轻绳的拉力大小

(2)当子弹射穿木块后,木块向右摆动的最大高度

(3)当木块第一次返回到最低点时,木块的速度大小

正确答案

见解析。

解析

(1)设子弹从木块中穿出时木块的速度为v1,在子弹与木块相互作用的过程中,由动量守恒:

 

解得:     v1=8m/s           

对木块,由牛顿第二定律得:

解得:       F = 148N 

(2)在木块与圆环一起向右运动的过程中,由水平方向动量守恒,机械能守恒,得:

解得:     h = 0.64m     

(3)木块从最高点返回最低点的过程中,由水平方向动量守恒、机械能守恒得:

解得:     v3 = 12.8m/s               

     vM = 4.8m/s

v3 = 0                           

    vM = 8m/s     

知识点

牛顿第二定律动量守恒定律机械能守恒定律
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题型:简答题
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简答题 · 20 分

如图,光滑水平面上固定着一对竖直放置的平行金属板G和H。在金属板G右壁固定一个可视为质点的小球C,其质量为 MC=0.01kg、带电量为q=+1×10-5C。G、H两板间距离为d=10cm,板H下方开有能让小球C自由通过的小洞。质量分别为MA=0.01kg和MB=0.02kg的不带电绝缘小球A、B用一轻质弹簧连接,并用细线栓连使弹簧处于压缩状态,静放在H板右侧的光滑水平面上,如图(a)所示。现将细线烧断,小球A、B在弹簧作用下做来回往复运动(A球不会进入G、H两板间)。以向右为速度的正方向,从烧断细线断开后的某时刻开始计时,得到A球的速度—时间图象如图(b)所示。

(1)求在时刻小球B的速度,并在图(b)中大致画出B球的速度—时间图象;

(2)若G、H板间是电场强度为E=8×104V/m的匀强电场,在某时刻将小球C释放,则小球C离开电场时的速度为多大?若小球C以离开电场时的速度向右匀速运动,它将遇到小球A,并与之结合在一起运动,试求弹簧的最大弹性势能的范围。

正确答案

见解析。

解析

(1)对于小球A、B与轻质弹簧组成的系统,当烧断细线后动量守恒,有

                                       

                         

时,有                         

时,有 = –m/s= –2m/s               

时,有               

小球B的速度—时间图象如答图3所示。                       

(2)当金属板间加有匀强电场时,电场力对小球做功,小球获得初动能并离开金属板。

由动能定理,有 

得     = 4m/s                                       

因水平方向A、B、C三小球系统不受外力,故系统动量守恒。

由此可得,不论A、C两球何时何处相碰,三球的共同速度是一个定值,即三球速度相同时的总动能是一定值。

由MCvC=(MA+MB+MC)v , 解得v=1m/s                      

当三球速度相同时弹簧的弹性势能最大。

当A球在运动过程中速度为4m/s且与C球同向时,跟C球相碰,系统损失能量最小(为0),此情况下三球在运动过程中弹簧具有的最大弹性势能设为E1

       

当A球在运动过程中速度为4m/s与C球反向时,跟C球相碰,系统损失能量最大,此情况下三球运动的过程中弹簧具有的最大弹性势能设为E2

由MCvC–MAvA=(MA + MC)v3    解得v3 =0                      

E2(MA+MC)v32MBvB2(MA+MB+MC)v2=0.02J      

由上可得:弹簧具有的最大弹性势能的可能值在0.02J ~ 0.18J的范围内。

知识点

动量守恒定律能量守恒定律与能源带电粒子在匀强电场中的运动
下一知识点 : 机械能
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