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题型:简答题
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简答题

(2016•莆田模拟)如图所示,甲、乙两小孩各乘一辆冰车在水平冰面上游戏,甲和他的冰车的总质量M=40kg,乙和他的冰车的总质量也是40kg.游戏时,甲推着一个质量m=20kg的箱子,让箱子和他一起以v1=2m/s的速度滑行,乙以v2=1.75m/s的速度迎面向甲滑来.为了避免相撞,甲突然将箱子沿冰面推向乙,箱子滑到乙处时,乙迅速把箱子接住.若不计冰面的摩擦,为避免与乙相撞,问:

(1)甲至少要以多大的速度(相对地面)将箱子推出?

(2)甲将箱子推出的过程中至少做了多少功?

正确答案

解:(1)在推出和抓住的过程中,小孩、冰车和箱子的总动量守恒.要想刚能避免相碰,

要求抓住后甲和乙的速度正好相等.此就可求得推出时的最小速度.

设箱子推出后其速度为v,甲孩的速度为v1′,以甲的初速度方向为正方向,

根据动量守恒可得:mv+Mv1′=(m+M)v1

设乙孩抓住箱子后其速度为v2′以向右为正方向,

根据动量守恒可得:(m+M)v2′=mv-Mv2

刚好不相碰的条件要求:v1′=v2′,

解得:v=5m/s,v1′=v2′=0.5m/s;

(2)设以最小速度推出时甲对箱子做功为W,

对箱子,由动能定理得:W=

代入数值可得:W=135J;

答:(1)甲至少要以5m/s的速度(相对地面)将箱子推出;

(2)甲将箱子推出的过程中至少做了135J的功.

解析

解:(1)在推出和抓住的过程中,小孩、冰车和箱子的总动量守恒.要想刚能避免相碰,

要求抓住后甲和乙的速度正好相等.此就可求得推出时的最小速度.

设箱子推出后其速度为v,甲孩的速度为v1′,以甲的初速度方向为正方向,

根据动量守恒可得:mv+Mv1′=(m+M)v1

设乙孩抓住箱子后其速度为v2′以向右为正方向,

根据动量守恒可得:(m+M)v2′=mv-Mv2

刚好不相碰的条件要求:v1′=v2′,

解得:v=5m/s,v1′=v2′=0.5m/s;

(2)设以最小速度推出时甲对箱子做功为W,

对箱子,由动能定理得:W=

代入数值可得:W=135J;

答:(1)甲至少要以5m/s的速度(相对地面)将箱子推出;

(2)甲将箱子推出的过程中至少做了135J的功.

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题型:简答题
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简答题

一质量为M的平顶小车,以速度V0沿水平的光滑轨道作匀速直线运动.现将一质量为m的小物块无初速地放置在车顶前缘.已知物块和车顶之间的动摩擦系数为μ.

(1)若要求物块不会从车顶后缘掉下,则该车顶最少要多长?

(2)若车顶长度符合(1)问中的要求,整个过程中摩擦力共做了多少功?

正确答案

解:(1)物块放到小车上以后,由于摩擦力的作用,当以地面为参考系时,物块将从静止开始加速运动,而小车将做减速运动,若物块到达小车顶后缘时的速度恰好等于小车此时的速度,则物块就刚好不脱落.令v表示此时的速度,在这个过程中,若以物块和小车为系统,因为水平方向未受外力,所以此方向上动量守恒,即

Mv0=(m+M)v                                   (1)

从能量来看,在上述过程中,物块动能的增量等于摩擦力对物块所做的功,即

                                     (2)

其中s1为物块移动的距离.小车动能的增量等于摩擦力对小车所做的功,即

                            (3)

其中s2为小车移动的距离.用l表示车顶的最小长度,则

l=s2-s1                                             (4)

由以上四式,可解得  

                                      (5)

即车顶的长度至少应为

(2)由功能关系可知,摩擦力所做的功等于系统动能的增量,即

                             (6)

由(1)、(6)式可得

                                       

故整个过程中摩擦力做的功为

解析

解:(1)物块放到小车上以后,由于摩擦力的作用,当以地面为参考系时,物块将从静止开始加速运动,而小车将做减速运动,若物块到达小车顶后缘时的速度恰好等于小车此时的速度,则物块就刚好不脱落.令v表示此时的速度,在这个过程中,若以物块和小车为系统,因为水平方向未受外力,所以此方向上动量守恒,即

Mv0=(m+M)v                                   (1)

从能量来看,在上述过程中,物块动能的增量等于摩擦力对物块所做的功,即

                                     (2)

其中s1为物块移动的距离.小车动能的增量等于摩擦力对小车所做的功,即

                            (3)

其中s2为小车移动的距离.用l表示车顶的最小长度,则

l=s2-s1                                             (4)

由以上四式,可解得  

                                      (5)

即车顶的长度至少应为

(2)由功能关系可知,摩擦力所做的功等于系统动能的增量,即

                             (6)

由(1)、(6)式可得

                                       

故整个过程中摩擦力做的功为

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题型:简答题
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简答题

如图,两滑块A、B在光滑水平面上沿同一直线相向运动,滑块A的质量为m,速度大小为2v0,方向向右,滑块B的质量为2m,速度大小为v0,方向向左,求两滑块发生弹性碰撞后的速度.

正确答案

解:规定向右为正方向,设碰后A、B的速度为vA、vB,A、B两滑块组成系统动量守恒,有:

    m•2v0-2m•v0=mvA+2mvB  

又系统机械能守恒有:

 = 

联立以上方程可解得:

 vA=-2v0,vB=v0     

则碰后A滑块速度水平向左,B滑块速度水平向右   

答:两滑块弹性碰撞后的速度分别为2v0、方向向左,v0、方向向右.

解析

解:规定向右为正方向,设碰后A、B的速度为vA、vB,A、B两滑块组成系统动量守恒,有:

    m•2v0-2m•v0=mvA+2mvB  

又系统机械能守恒有:

 = 

联立以上方程可解得:

 vA=-2v0,vB=v0     

则碰后A滑块速度水平向左,B滑块速度水平向右   

答:两滑块弹性碰撞后的速度分别为2v0、方向向左,v0、方向向右.

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题型: 多选题
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多选题

两块小木块A和B中间夹着一轻质弹簧,用细线捆在一起,放在光滑的水平台面上,将细线烧断,木块A、B被弹簧弹出,最后落在水平地面上,落地点与平台边缘的水平距离分别为lA=1m,lB=2m,如图所示,则下列说法正确的是(  )

A木块A、B离开弹簧时的速度大小之比vA:vB=2:1

B木块A、B的质量之比mA:mB=2:1

C木块A、B离开弹簧时的动能之比EA:EB=1:2

D弹簧对木块A、B的冲量大小之比IA:IB=1:2

正确答案

B,C

解析

解:A、两个木块被弹出离开桌面后做平抛运动,水平方向做匀速直线运动,竖直方向做自由落体运动,因为下落的高度相等,所以运动的时间相等,

水平方向上根据公式x=v0t及lA=1m,lB=2m,得:

vA:vB=lA:lB=1:2,故A错误;

B、弹簧弹开两个物体的过程,对两个木块组成的系统,取向左为正方向,根据动量守恒定律得:mAvA-mBvB=0,

所以得:mA:mB=vB:vA=2:1,故B正确;

C、由mA:mB=vB:vA=2:1,根据动能的表达式Ek=

得:EkA:EkB=1:2,故C正确;

D、根据动量定理得:IA:IB=mAvA:mBvB=1:1,故D错误.

故选:BC.

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题型:简答题
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简答题

天然放射性铀(U)发生衰变后产生钍(Th)和另一种原子核.

(1)请写出衰变方程;

(2)若衰变前铀(U)核的速度为v,衰变产生的钍(Th)核速度为,且与铀核速度方向相同,求产生的另一种新核的速度.

正确答案

解:(1)另一种原子核的质量数:m=238-234=4,电荷数:z=92-90=2,可知新核为氦核,所以核反应方程为:

(2)设另一新核的速度为v′,原子单位质量为m,选取v的方向为正方向,由动量守恒定律得:

得:

答:(1)衰变方程为;(2)产生的另一种新核的速度为

解析

解:(1)另一种原子核的质量数:m=238-234=4,电荷数:z=92-90=2,可知新核为氦核,所以核反应方程为:

(2)设另一新核的速度为v′,原子单位质量为m,选取v的方向为正方向,由动量守恒定律得:

得:

答:(1)衰变方程为;(2)产生的另一种新核的速度为

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题型:填空题
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填空题

质量为2m的物体A以一定速度沿光滑的水平面运动,与一个静止的物体B碰撞后粘在一起,共同速度为碰前的,则B物体的质量为______

正确答案

m

解析

解:取碰撞前A物体的速度方向为正方向.由动量守恒定律得:

2mv=(2m+mBv

解得:mB=m

故答案为:m

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题型:简答题
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简答题

在气垫导轨上,一个质量为600g的滑块以0.2m/s的速度与另一个质量为m=400g、速度为0.3m/s的滑块迎面相撞,碰撞后两个滑块并在一起,则此过程中损失的机械能为多少?

正确答案

解:取碰撞前质量为600g的滑块速度方向为正方向.

对于碰撞过程,根据动量守恒得

m1v1-m2v2=(m1+m2)v

则得碰撞后共同速度为v=m/s=0

故此过程中损失的机械能为△E==0.6×0.22+=0.03J

答:此过程中损失的机械能为0.03J.

解析

解:取碰撞前质量为600g的滑块速度方向为正方向.

对于碰撞过程,根据动量守恒得

m1v1-m2v2=(m1+m2)v

则得碰撞后共同速度为v=m/s=0

故此过程中损失的机械能为△E==0.6×0.22+=0.03J

答:此过程中损失的机械能为0.03J.

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题型: 多选题
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多选题

质量为m的人站在质量为M的车的一端,车相对于光滑地面静止,则(  )

A人从车的一端走向另一端的过程中,车向相反方向运动

B人在车上往返行走时,车的运动方向保持不变

C人在车上走动时,若人相对车突然静止,则车沿人运动的相反方向作匀速运动

D人在车上走动时,若人相对车突然静止,则车也同时停止运动

正确答案

A,D

解析

解:对于人和车组成的系统,所受的合外力为零,系统的动量守恒,根据动量守恒定律得:

mv+Mv=0

得:=-

可见,人由一端走到另一端的过程中,速度方向相反,而且速度大小成正比,人快车也快;人在车上行走时,v≠0,v≠0,人在车上走动时,若人相对车突然静止,根据系统动量为零,车也同时停止运动,故BC错误,AD正确;

故选:AD

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题型:简答题
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简答题

如图所示,光滑水平面上有质量均为2m的小滑块A、B,A静止,B以速度水平向左运动,质量为m的子弹以水平向右的速度v0射入木块A,穿出A后,又射入木块B而未穿出,A、B最终以相同的速度向右运动.若B与A始终未相碰,求:

(1)子弹对A的冲量;

(2)子弹与B相互作用过程中二者生热Q.

正确答案

解:(1)以A、B、子弹组成的系统为研究对象,以子弹的初速度方向为正方向,

由动量守恒定律得:mv0-2m=(m+2m+2m)v,解得:v=

子弹穿过A的过程,由动量定理得:I=2mv-0,

解得,子弹对A的冲量I=mv0

(2)设子弹击中B前的速度为v1,以子弹与B组成的系统为研究对象,以子弹的初速度方向为正方向,

由动量守恒定律得:mv1-2m=(m+2m)v,解得:v1=

由能量守恒定律得:Q=mv12+•2m(2-(m+2m)v2

解得:Q=mv02

答:(1)子弹对A的冲量mv0

(2)子弹与B相互作用过程中二者生热Q=mv02

解析

解:(1)以A、B、子弹组成的系统为研究对象,以子弹的初速度方向为正方向,

由动量守恒定律得:mv0-2m=(m+2m+2m)v,解得:v=

子弹穿过A的过程,由动量定理得:I=2mv-0,

解得,子弹对A的冲量I=mv0

(2)设子弹击中B前的速度为v1,以子弹与B组成的系统为研究对象,以子弹的初速度方向为正方向,

由动量守恒定律得:mv1-2m=(m+2m)v,解得:v1=

由能量守恒定律得:Q=mv12+•2m(2-(m+2m)v2

解得:Q=mv02

答:(1)子弹对A的冲量mv0

(2)子弹与B相互作用过程中二者生热Q=mv02

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题型:简答题
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简答题

在足够长的水平光滑直导轨上,静止放着三个大小相同的小球A、B、C,质量分别为mA=3kg、mB=mc=1kg.现让A球以v0=2m/s的速度正对着B球运动,A、B两球发生弹性正碰后,B球向右运动并与C球发生正碰,C球的最终速度vc=2m/s.求:

(ⅰ)B球与C球相碰前,A、B球各自的速度多大?

(ⅱ)三球还会发生第三次碰撞吗?B、C碰撞过程中损失了多少动能?

正确答案

解:(ⅰ)设B球与C球相碰前,A、B球的速度分别为vA、vB,A、B两球发生弹性正碰,以向右为正方向,由动量守恒定律得:

mAv0=mAvA+mBvB…①

碰撞过程无机械能损失,由机械能守恒定律得:

…②

解得:vA=1m/s,vB=3m/s;

(ⅱ)B、C两球发生正碰的过程动量守恒,以向右为正方向,由动量守恒定律得:

mBvB=mBv‘B+mCvC…③

解得:v'B=1m/s,由于vA=v'B<vC,所以三球不会发生第三次碰撞.B、C碰撞过程中损失的动能:

…④

解得:△Ek=2J;

答:(ⅰ)B球与C球相碰前,A、B球各自的速度分别为:1m/s、3m/s.

(ⅱ)三球不会发生第三次碰撞;B、C碰撞过程中损失了2J的动能.

解析

解:(ⅰ)设B球与C球相碰前,A、B球的速度分别为vA、vB,A、B两球发生弹性正碰,以向右为正方向,由动量守恒定律得:

mAv0=mAvA+mBvB…①

碰撞过程无机械能损失,由机械能守恒定律得:

…②

解得:vA=1m/s,vB=3m/s;

(ⅱ)B、C两球发生正碰的过程动量守恒,以向右为正方向,由动量守恒定律得:

mBvB=mBv‘B+mCvC…③

解得:v'B=1m/s,由于vA=v'B<vC,所以三球不会发生第三次碰撞.B、C碰撞过程中损失的动能:

…④

解得:△Ek=2J;

答:(ⅰ)B球与C球相碰前,A、B球各自的速度分别为:1m/s、3m/s.

(ⅱ)三球不会发生第三次碰撞;B、C碰撞过程中损失了2J的动能.

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