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题型: 单选题
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单选题

在水平直轨道上放置一门质量为M的炮车(不包括炮弹),炮管与路轨平行.当质量为m的炮弹相对地面以速度v沿水平方向射出时,炮车的反冲速度(相对地面)是(  )

A-

B-

C-

D以上都不对

正确答案

C

解析

解:取炮弹的速度方向为正方向,炮弹和炮车组成的系统动量守恒,则有

mv+Mv′=0

得,v′=-,故C正确.

故选:C

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题型:简答题
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简答题

(1)关于原子和原子核,下列说法正确的有______

A.汤姆孙发现电子后猜想出原子内的正电荷集中在很小的核内

B.α粒子散射实验中少数α粒子发生了较大偏转是卢瑟福猜想原子核式结构模型的主要依据之一

C.放射性元素发生衰变时,由于质量亏损,质量数不守恒

D.玻尔原子理论无法解释较复杂原子的光谱现象,说明玻尔提出的原子定态概念是错误的

(2)如图所示,质量分别为m1和m2的两个小球在光滑的水平面上分别以速度v1、v2同向运动并发生对心碰撞,碰后m2被右侧的墙原速率弹回,又与m1相碰,碰后两球都静止.求第一次碰后m1球的速度大小.

正确答案

解:(1)A、汤姆孙发现了电子,后来卢瑟福猜想出原子内的正电荷集中在很小的核内.故A错误.

B、当α粒子穿过原子时,电子对α粒子影响很小,影响α粒子运动的主要是原子核,离核远则α粒子受到的库仑斥力很小,运动方向改变小.只有当α粒子与核十分接近时,才会受到很大库仑斥力,而原子核很小,所以α粒子接近它的机会就很少,因此只有少数α粒子发生较大偏转,卢瑟福正是对这些现象的认真研究提出了原子核式结构模型,故B正确.

C、放射性元素发生衰变时,虽然质量亏损,但是质量数仍然守恒,故C错误.

D、玻尔原子理论无法解释较复杂原子的光谱现象,只能解释氢原子光谱,说明玻尔提出的原子定态概念仍有局限性,故D错误.

故选:B

(2)设第一次碰后m1球的速度大小为ν1′,m2球的速度大小为ν2

根据动量定恒定律得:m1ν1+m2ν2=m1ν1′+m2ν2′①

m2球与墙碰撞后的速度变为-ν2

两球第二次碰撞时由动量守恒得:m1ν1′-m2ν2′=0 ②

由①②解得:ν1′=

答:第一次碰后m1球的速度大小为

解析

解:(1)A、汤姆孙发现了电子,后来卢瑟福猜想出原子内的正电荷集中在很小的核内.故A错误.

B、当α粒子穿过原子时,电子对α粒子影响很小,影响α粒子运动的主要是原子核,离核远则α粒子受到的库仑斥力很小,运动方向改变小.只有当α粒子与核十分接近时,才会受到很大库仑斥力,而原子核很小,所以α粒子接近它的机会就很少,因此只有少数α粒子发生较大偏转,卢瑟福正是对这些现象的认真研究提出了原子核式结构模型,故B正确.

C、放射性元素发生衰变时,虽然质量亏损,但是质量数仍然守恒,故C错误.

D、玻尔原子理论无法解释较复杂原子的光谱现象,只能解释氢原子光谱,说明玻尔提出的原子定态概念仍有局限性,故D错误.

故选:B

(2)设第一次碰后m1球的速度大小为ν1′,m2球的速度大小为ν2

根据动量定恒定律得:m1ν1+m2ν2=m1ν1′+m2ν2′①

m2球与墙碰撞后的速度变为-ν2

两球第二次碰撞时由动量守恒得:m1ν1′-m2ν2′=0 ②

由①②解得:ν1′=

答:第一次碰后m1球的速度大小为

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题型:简答题
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简答题

坡道顶端距水平滑道ab高度为h=0.8m,质量为m1=3kg的小物块A从坡道顶端由静止滑下,进入ab时无机械能损失,放在地面上的小车上表面与ab在同一水平面上,右端紧靠水平滑道的b端,左端紧靠锁定在地面上的档板P.轻弹簧的一端固定在档板P上,另一端与质量为m2=1kg物块B相接(不拴接),开始时弹簧处于原长,B恰好位于小车的右端,如图所示.A与B碰撞时间极短,碰后结合成整体D压缩弹簧,已知D与小车之间的动摩擦因数为μ=0.2,其余各处的摩擦不计,A、B可视为质点,重力加速度g=10m/s2,求:

(1)A在与B碰撞前瞬间速度v的大小?

(2)求弹簧达到最大压缩量d=1m时的弹性势能EP?(设弹簧处于原长时弹性势能为零)

(3)撤去弹簧和档板P,设小车长L=2m,质量M=6kg,且μ值满足0.1≤μ≤0.3,试求D相对小车运动过程中两者因摩擦而产生的热量(计算结果可含有μ).

正确答案

解:(1)A下滑过程机械能守恒,由机械能守恒定律得:

,代入数据解得:v=4m/s;

(2)A与B碰撞过程系统动量守恒,以A的初速度方向为正方向,

由动量守恒定律得:m1v=(m1+m2)v1,代入数据解得:v1=3m/s;

D压缩弹簧,由能量定恒定律得:

代入数据解得:EP=10J;

(3)设D滑到小车左端时刚好能够共速,以向左为正方向,

由动量守恒定律得:(m1+m2)v1=(m1+m2+M)v2,代入数据解得:v2=1.2m/s,

由能量守恒定律得:

代入数据解得:μ1=0.135,

①当满足0.1≤μ<0.135时,D和小车不能共速,D将从小车的左端滑落,

产生的热量为:Q1=μ(m1+m2)gL,代入数据解得:Q1=80μJ;

②当满足0.135≤μ≤0.3时,D和小车能共速,

产生的热量为:

代入数据解得:Q2=10.8J;

答:(1)A在与B碰撞前瞬间速度v的大小为4m/s;

(2)求弹簧达到最大压缩量d=1m时的弹性势能EP为10J.

(3)①当满足0.1≤μ<0.135时,D相对小车运动过程中两者因摩擦而产生的热量为:80μJ;

②当满足0.135≤μ≤0.3时,D相对小车运动过程中两者因摩擦而产生的热量为:10.8J.

解析

解:(1)A下滑过程机械能守恒,由机械能守恒定律得:

,代入数据解得:v=4m/s;

(2)A与B碰撞过程系统动量守恒,以A的初速度方向为正方向,

由动量守恒定律得:m1v=(m1+m2)v1,代入数据解得:v1=3m/s;

D压缩弹簧,由能量定恒定律得:

代入数据解得:EP=10J;

(3)设D滑到小车左端时刚好能够共速,以向左为正方向,

由动量守恒定律得:(m1+m2)v1=(m1+m2+M)v2,代入数据解得:v2=1.2m/s,

由能量守恒定律得:

代入数据解得:μ1=0.135,

①当满足0.1≤μ<0.135时,D和小车不能共速,D将从小车的左端滑落,

产生的热量为:Q1=μ(m1+m2)gL,代入数据解得:Q1=80μJ;

②当满足0.135≤μ≤0.3时,D和小车能共速,

产生的热量为:

代入数据解得:Q2=10.8J;

答:(1)A在与B碰撞前瞬间速度v的大小为4m/s;

(2)求弹簧达到最大压缩量d=1m时的弹性势能EP为10J.

(3)①当满足0.1≤μ<0.135时,D相对小车运动过程中两者因摩擦而产生的热量为:80μJ;

②当满足0.135≤μ≤0.3时,D相对小车运动过程中两者因摩擦而产生的热量为:10.8J.

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题型:填空题
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填空题

A.质量为M的小船上站有一个质量为m的人,船相对于岸以v0的速度在平静的水面上向左缓缓漂动,如图所示.某时刻人以相对于岸向右的速度v水平跳出,则人跳船前后船的动量变化方向是______,船速变化的大小为______

B.两颗人造地球卫星,它们质量之比为1:2,它们运行的线速度之比为1:2,那么它们运行的轨道半径之比为______,它们所受向心力之比为______

正确答案

向左

4:1

1:32

解析

解:A、以船的初速度方向为正方向,以人与船组成的系统为研究对象,由动量守恒定律可得:

(m+M)v0=-mv+Mv′,

解得:v′=+v0

船速度的变化为:△v=v′-v0=,方向与v0方向相同,向左;

B、万有引力提供卫星做圆周运动所需要的向心力,

设地球质量为M,卫星质量为m,卫星轨道半径为r,

由牛顿第二定律可得:G=m,则r=

====

万有引力提供向心力,向心力之比:

===×=

故答案为:A、向左,;B.4:1,1:32.

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题型: 多选题
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多选题

宇宙飞船动力装置的工作原理与下列情景相似:如图,光滑地面上有一质量为M的绝缘小车,小车两端分别固定带等量异种电荷的竖直金属板,在小车的右板正中央开有一个小孔,两金属板间的电场可看作匀强电场,两板间电压为U.现有一质量为m、带电量为+q、重力不计的粒子从左板正对小孔处无初速释放.则下列说法中正确的是(  )

A小车总保持静止状态

B小车最后匀速运动

C粒子穿过小孔时速度为

D粒子穿过小孔时速度为

正确答案

B,D

解析

解:AB、金属板间的电场方向向右,粒子所受的电场力方向向右,根据牛顿第三定律可知,小车所受的电场力方向向左,则小车将向左做匀加速运动.粒子穿过小孔时速度,粒子不再受电场力作用,小车也不再受电场力,将做匀速运动,故A错误,B正确.

CD、设粒子穿过小孔时速度为v1,小车此时的速度为v2.取向右方向为正方向.根据系统的动量守恒和能量守恒得:

  0=mv1-Mv2

  qU=

联立解得,v1=.故C错误,D正确.

故选:BD.

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题型:填空题
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填空题

如图所示,质量为M的滑块静止在光滑的水平桌面上,滑块的光滑弧面底部与桌面相切,一个质量为m的小球以速度v0向滑块滚来,设小球不会越过滑块,则小球到达最高点时,速度的大小为______,方向为______

正确答案

向右.

解析

解:对于小滑块与弧形槽组成的系统,由于系统在水平方向不受外力,动量守恒,设小球到达最高点时,速度的大小为v,则根据系统水平方向的动量守恒得:

  mv0=(M+m)v

则得:v=,方向向右.

故答案为:,向右.

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题型:简答题
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简答题

如图所示,质量为1kg的滑块,以5m/s的水平向右初速度滑上静止在光滑水平面上的平板小车,小车足够长,质量为4kg.已知小车与滑块间的动摩擦因数为0.4.求:

①滑块与小车的最终速度;

②整个运动过程中产生的内能;

③滑块相对小车滑行的距离.

正确答案

解:①设滑块与小车共同速度为v,滑块的质量为m,原来的速度为v0,小车质量为M,规定向右为正方向,滑块滑上静止在光滑水平面上的平板小车,小车足够长,所以滑块与小车最终速度相同,根据系统动量守恒得:

mv0=(M+m)v

代入数据解得:v=1m/s               

②滑块滑上静止在光滑水平面上的平板小车,系统动能减少转化为摩擦产生的内能,由能量守恒得摩擦产生的内能:

Q=m-(M+m)v2

解得:Q=×1×52-×(1+4)×12=10J

③根据系统滑动摩擦力做功产生内能的表达式Q=μmgL得:

L===2.5m

即滑块相对小车滑过的距离为2.5m.

答:①滑块与小车的最终速度是1m/s;

②整个运动过程中产生的内能是10J;

③滑块相对小车滑行的距离是2.5m.

解析

解:①设滑块与小车共同速度为v,滑块的质量为m,原来的速度为v0,小车质量为M,规定向右为正方向,滑块滑上静止在光滑水平面上的平板小车,小车足够长,所以滑块与小车最终速度相同,根据系统动量守恒得:

mv0=(M+m)v

代入数据解得:v=1m/s               

②滑块滑上静止在光滑水平面上的平板小车,系统动能减少转化为摩擦产生的内能,由能量守恒得摩擦产生的内能:

Q=m-(M+m)v2

解得:Q=×1×52-×(1+4)×12=10J

③根据系统滑动摩擦力做功产生内能的表达式Q=μmgL得:

L===2.5m

即滑块相对小车滑过的距离为2.5m.

答:①滑块与小车的最终速度是1m/s;

②整个运动过程中产生的内能是10J;

③滑块相对小车滑行的距离是2.5m.

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题型:简答题
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简答题

(物理--选修3-5)在光滑的水平面上,质量为m1的小球A以速率v0向右运动.在小球A的前方O点处有一质量为m2的小球B处于静止状态,如图所示.小球A与小球B发生正碰后小球A与小球B均向右运动.小球B被在Q点处的墙壁弹回后与小球A在P点相遇,PQ=1.5PO.假设小球间的碰撞及小球与墙壁之间的碰撞都是弹性碰撞,求两小球的质量之比

正确答案

解:从两小球碰撞后到它们再次相遇,小球A和小球B的速度大小保持不变,设两小球通过的路程分别为s1、s2

由v= 

得:= 

两小球碰撞过程有:m1v0=m1v1+m2v2 

m1v02=m1v12+m2v22 

解得:=2.

故两小球的质量之比 =2.

解析

解:从两小球碰撞后到它们再次相遇,小球A和小球B的速度大小保持不变,设两小球通过的路程分别为s1、s2

由v= 

得:= 

两小球碰撞过程有:m1v0=m1v1+m2v2 

m1v02=m1v12+m2v22 

解得:=2.

故两小球的质量之比 =2.

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题型:简答题
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简答题

对于两物体碰撞前后速度在同一直线上,且无机械能损失的碰撞过程,可以简化为如下模型:A、B两物体位于光滑水平面上,仅限于沿同一直线运动,当它们之间的距离大于等于某一定值d时,相互作用力为零;当它们之间的距离小于d时,存在大小恒为F的斥力.设A物体质量m1=1.0kg,开始时静止在直线上某点;B物体质量m2=3.0kg,以速度v0从远处沿该直线向A 运动,如图所示,若d=0.10m,F=0.60N,v0=0.20m/s,求:

(1)相互作用过程中A、B加速度的大小;

(2)从开始相互作用到A、B间的距离最小时,系统(物体组)动能的减少量;

(3)A、B间的最小距离.

正确答案

解:(1)由F=ma可得:

A的加速度为:

B的加速度为:

A、B的加速度分别为0.60m/s2,0.20m/s2

(2)两者速度相同时,距离最近,由动量守恒得:

解得共同速度

则动能的变化量:△Ek=m2v02-(m1+m2)v2=0.015J;;

即动能的变化量为0.015J;

(3)根据匀变速直线运动规律得

A的速度:

B的速度:

因v1=v2,解得:

t=0.25s

则A的位移

B的位移

两物体的距离为

将t=0.25s代入,解得A、B间的最小距离△smin=0.075m

A、B间的最小距离为0.075m.

解析

解:(1)由F=ma可得:

A的加速度为:

B的加速度为:

A、B的加速度分别为0.60m/s2,0.20m/s2

(2)两者速度相同时,距离最近,由动量守恒得:

解得共同速度

则动能的变化量:△Ek=m2v02-(m1+m2)v2=0.015J;;

即动能的变化量为0.015J;

(3)根据匀变速直线运动规律得

A的速度:

B的速度:

因v1=v2,解得:

t=0.25s

则A的位移

B的位移

两物体的距离为

将t=0.25s代入,解得A、B间的最小距离△smin=0.075m

A、B间的最小距离为0.075m.

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题型:简答题
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简答题

质量为m1=1.0kg和m2(未知)的两个物体在光滑的水平面上正碰,碰撞时间不计,其x~t (位移-时间) 图象如图所示,试通过计算回答下列问题:

①m2等于多少千克?

②碰撞过程是弹性碰撞还是非弹性碰撞?

正确答案

解:①碰撞前m2是静止的,m1的速度为v1==m/s=4m/s

碰后m1的速度v′1==m/s=-2m/s

m2的速度v′2==m/=2m/s

根据动量守恒定律有m1v1=m1v1′+m2v2

代入得1×4=1×(-2)+m2×2

解得 m2=3kg

②碰撞前总动能 Ek1+Ek2==×1×42+0=8J

碰撞后总动能+E′k2=+=+2=8J

故碰撞是弹性碰撞

答:①m2等于3千克.

②碰撞过程是弹性碰撞.

解析

解:①碰撞前m2是静止的,m1的速度为v1==m/s=4m/s

碰后m1的速度v′1==m/s=-2m/s

m2的速度v′2==m/=2m/s

根据动量守恒定律有m1v1=m1v1′+m2v2

代入得1×4=1×(-2)+m2×2

解得 m2=3kg

②碰撞前总动能 Ek1+Ek2==×1×42+0=8J

碰撞后总动能+E′k2=+=+2=8J

故碰撞是弹性碰撞

答:①m2等于3千克.

②碰撞过程是弹性碰撞.

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