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题型:简答题
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简答题

如图所示,两个完全相同、质量都是m的金属小球甲、乙套在光滑绝缘杆上,P左侧杆水平,且处于水平向左场强为E的匀强电场中,右侧是半径为尺的四分之一圆弧杆.甲球带电荷量为q的负电荷,乙球不带电并静止于M处,PM=L.现将甲球从圆弧杆顶端无初速 释放,运动到M时与乙碰撞并粘合在一起向左运动.碰撞时间极短,水平杆足够长.求:

(1)甲在碰撞前瞬间的速度大小.

(2)碰撞后甲乙共同向左运动的最大距离.

正确答案

解:(1)甲球在运动到M点的过程中,根据动能定理得

   mgR-qEL=mv2-0

解得  v=

(2)设甲、乙碰撞后共同速度为v′,由动量守恒定律得

    mv=2mv′

由动能定理得-qEx=0-×2m•v′2

联立解得:x=-

答:

(1)甲在碰撞前瞬间的速度大小为

(2)碰撞后甲乙共同向左运动的最大距离为-

解析

解:(1)甲球在运动到M点的过程中,根据动能定理得

   mgR-qEL=mv2-0

解得  v=

(2)设甲、乙碰撞后共同速度为v′,由动量守恒定律得

    mv=2mv′

由动能定理得-qEx=0-×2m•v′2

联立解得:x=-

答:

(1)甲在碰撞前瞬间的速度大小为

(2)碰撞后甲乙共同向左运动的最大距离为-

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题型:简答题
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简答题

图中有一个竖直固定在地面的透气圆筒,筒中有一劲度系数为K的轻弹簧,其下端固定,上端连接一质量为m的薄滑块.圆筒内壁涂有一层新型智能材料-ER流体,它对滑块的阻力可调,起初滑块静止,ER流体对其阻力为0,弹簧的长度为L,现有一质量也为m的物体从距地面2L处自由落下,与滑块碰撞后粘在一起向下运动,为保证滑块做匀减速运动,且下移距离为2mg/k时速度减为0,ER流体对滑块的阻力须随滑块下移而变,试求(忽略空气阻力):

(1)下落物体与滑块碰撞过程中系统损失的机械能;

(2)滑块向下运动过程中加速度的大小;

(3)滑块下移距离d时ER流体对滑块阻力的大小.

正确答案

解:(1)设物体下落末速度为v0,由机械能守恒定律有:

mgL=m

得:v0=

设碰后共同速度为v1,规定向下为正方向,由动量守恒定律得:

2mv1=mv0

得:v1=

根据能量守恒得碰撞过程中系统损失的机械能为:

△E=m-•2m=mgL

(2)设加速度大小为a,有:2ax=v12

x=

得:a=

(3)设弹簧弹力为FN,ER流体对滑块的阻力为FER,受力分析如图所示:

FN+FER-2mg=2ma

FN=kx

x=d+

得:FER=mg+-kd

答:(1)下落物体与滑块碰撞过程中系统损失的机械能为mgL;

(2)滑块向下运动过程中加速度的大小为

(3)滑块下移距离d时ER流体对滑块阻力的大小为mg+-kd.

解析

解:(1)设物体下落末速度为v0,由机械能守恒定律有:

mgL=m

得:v0=

设碰后共同速度为v1,规定向下为正方向,由动量守恒定律得:

2mv1=mv0

得:v1=

根据能量守恒得碰撞过程中系统损失的机械能为:

△E=m-•2m=mgL

(2)设加速度大小为a,有:2ax=v12

x=

得:a=

(3)设弹簧弹力为FN,ER流体对滑块的阻力为FER,受力分析如图所示:

FN+FER-2mg=2ma

FN=kx

x=d+

得:FER=mg+-kd

答:(1)下落物体与滑块碰撞过程中系统损失的机械能为mgL;

(2)滑块向下运动过程中加速度的大小为

(3)滑块下移距离d时ER流体对滑块阻力的大小为mg+-kd.

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题型: 单选题
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单选题

一列火车总质量为M,以速度v匀速行驶,若前进途中有一质量为m的一节车厢脱钩,若脱钩后牵引力不变,当车厢停止时,火车的速度为(  )

Av

B

C

D

正确答案

B

解析

解:因整车匀速运动,故整体合外力为零,系统动量守恒,选列车的速度方向为正方向,由动量守恒定律得:

Mv=(M-m)v′,

解得前面列车的速度为:

v′=

故选:B.

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题型:简答题
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简答题

如图所示,在光滑水平地面上有一固定的挡板,挡板上固定一个轻弹簧,现存一质量M=3kg,长L=4m的小车AB,O为小车的中点,AO部分粗糙,OB部分光滑,一质量为m=1kg的小物块(可视为质点),放在车的最左端,车和小物块一起以v0=4m/s的速度在水平面上向右运算运动,车撞到挡板后瞬间速度变为零,但未与挡板粘连.已知小车OB部分的长度大于弹簧的自然长度,弹簧始终处于弹性限度内,且小物块与弹簧碰撞无能力损失.小悟空与车AO、部分之间的动摩擦因数为μ=0.3,重力加速度g=10m/s2.求:

①小物块和弹簧相互作用的过程中,弹簧对小物块的冲量;

②小物块最终停在小车上的位置距A端多远?

正确答案

解:①由动能定理得:,解得:v=2m/s,

由题意可知小物块离开弹簧时的速度大小为v,方向向左

以向右为正方向,对小物块由动量定理得:I=-mv-mv,

代入得I=-4 N•s,弹簧对小物块的冲量大小为:4N•s,方向水平向左;

②小物块滑过O点和小车相互作用直至共速,以滑块初速度方向为正方向,

由动量守恒定律得:mv=(m+M)v

由能量守恒定律得:μmgs=mv2-(m+M)v2,解得:s=0.5m,

小物块最终停在小车上距A的距离:sA=-s=1.5m;

答:①小物块和弹簧相互作用的过程中,弹簧对小物块的冲量大小为:4N•s,方向水平向左;

②小物块最终停在小车上的位置距A端1.5m.

解析

解:①由动能定理得:,解得:v=2m/s,

由题意可知小物块离开弹簧时的速度大小为v,方向向左

以向右为正方向,对小物块由动量定理得:I=-mv-mv,

代入得I=-4 N•s,弹簧对小物块的冲量大小为:4N•s,方向水平向左;

②小物块滑过O点和小车相互作用直至共速,以滑块初速度方向为正方向,

由动量守恒定律得:mv=(m+M)v

由能量守恒定律得:μmgs=mv2-(m+M)v2,解得:s=0.5m,

小物块最终停在小车上距A的距离:sA=-s=1.5m;

答:①小物块和弹簧相互作用的过程中,弹簧对小物块的冲量大小为:4N•s,方向水平向左;

②小物块最终停在小车上的位置距A端1.5m.

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题型: 单选题
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单选题

一质量为M的平板车以速度v在光滑水平面上滑行,质量为m的烂泥团从离车h高处自由下落,恰好落到车面上,则小车的速度大小是(  )

A仍是v

B

C

D

正确答案

B

解析

解:泥团落入平板车过程系统水平方向动量守恒,以平板车的初速度方向为正方向,由动量守恒定律得:

Mv=(M+m)v′,

解得:v′=

故选:B.

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题型:简答题
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简答题

如图所示,一个质量m=4kg的物块以速度v=2m/s水平滑上一静止的平板车上,平板车质量M=16kg,物块与平板车之间的动摩擦因数μ=0.2,其它摩擦不计(取g=10m/s2),求:

(1)物块相对平板车静止时,物块的速度;

(2)物块相对平板车上滑行,要使物块在平板车上不滑下,平板车至少多长?

正确答案

解:(1)物块和平板车的相互作用过程中系统动量守恒,以物块初速度方向为正方向,由动量守恒定律得:

mv=(M+m)v…①,

代入数据解得:v=0.4m/s;

(2)为了使物块不滑离平板车,设车长为L,由能量守恒定律得:

…②,

由①②式得:L>0.8m;

答:(1)物块相对平板车静止时,物块的速度为0.4m/s;

(2)物块相对平板车上滑行,要使物块在平板车上不滑下,平板车长度至少为0.8m.

解析

解:(1)物块和平板车的相互作用过程中系统动量守恒,以物块初速度方向为正方向,由动量守恒定律得:

mv=(M+m)v…①,

代入数据解得:v=0.4m/s;

(2)为了使物块不滑离平板车,设车长为L,由能量守恒定律得:

…②,

由①②式得:L>0.8m;

答:(1)物块相对平板车静止时,物块的速度为0.4m/s;

(2)物块相对平板车上滑行,要使物块在平板车上不滑下,平板车长度至少为0.8m.

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题型:简答题
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简答题

如图所示,两个质量都是M=0.4kg的砂箱A、B,并排放在光滑的水平桌面上,一颗质量为m=0.1kg的子弹以v0=140m/s的水平速度射向A,射穿A后,进入B并同B一起运动,测得A、B落地点到桌边缘的水平距离之比为1:2,求子弹刚穿出砂箱A时的速度v1及砂箱A、B离开桌面时的速度是多大?

正确答案

解:A与B都在离开桌面后做平抛运动,由于高度是相等的,所以平抛运动的时间t=也是相等的,水平方向的位移:

x=vt

所以:  ①

选取向右为正方向,对全过程使用动量守恒定律得:

mv0=MvA+(M+m)vB   ②

联立①②得:vA=10m/s,vB=20m/s

子弹射穿A的过程中,有:mv0=mv1+2MvA   ③

代入数据得:v1=60m/s

答:子弹刚穿出砂箱A时的速度是60m/s,砂箱A、B离开桌面时的速度分别是10m/s和20m/s.

解析

解:A与B都在离开桌面后做平抛运动,由于高度是相等的,所以平抛运动的时间t=也是相等的,水平方向的位移:

x=vt

所以:  ①

选取向右为正方向,对全过程使用动量守恒定律得:

mv0=MvA+(M+m)vB   ②

联立①②得:vA=10m/s,vB=20m/s

子弹射穿A的过程中,有:mv0=mv1+2MvA   ③

代入数据得:v1=60m/s

答:子弹刚穿出砂箱A时的速度是60m/s,砂箱A、B离开桌面时的速度分别是10m/s和20m/s.

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题型: 多选题
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多选题

质量为m的小球A,沿光滑水平面以v0的速度与质量为2m的静止小球B发生正碰,碰撞后,A球速度大小变为原来的,那么小球B的速度可能是(  )

Av0

Bv0

Cv0

Dv0

正确答案

A,B

解析

解:两球碰撞过程系统动量守恒,以A的初速度方向为正方向,由题意可知,碰撞后A的速度为:vAv0

由动量守恒定律得:mv0=mvA+2mvB

解得:vB=v0,或vB=v0

故选:AB.

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题型:填空题
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填空题

质量为200kg的小车,以速度20m/s沿光滑的水平轨道运动时,质量为50kg的石块竖直向下落入车内,与车一起运动,则它们的共同运动速度为______

正确答案

16m/s

解析

解:小车的质量为M=200kg,石块质量为m=50kg.

石块竖直向下落入车速度为v=20m/s,设石块竖直向下落入车内后,两者共同速度大小为v′.

石块与小车组成的系统,水平方向不受外力,动量守恒,则有

  Mv=(M+m)v′

解得,v′===16 m/s

故答案为:16m/s

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题型: 单选题
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单选题

如图所示,质量为m的小物块以水平向右速度v0滑上原来静止在光滑水平面上质量为M的小车左端,物块与小车间的动摩擦因数为μ.下列情景图中上图是初状态,下图是小物块相对小车静止时刚好运动至小车另一端时的状态.下列情景图正确的是(  )

A

B

C

D其中B、C图都是可能的

正确答案

B

解析

解:物块滑上小车后,受到向后的摩擦力而做减速运动,小车受到向前的摩擦力而做加速运动,小物块相对小车静止时刚好运动至小车另一端,由于“光滑水平面”,系统所受合外力为零,故满足动量守恒定律.

设物块和小车的共同速度大小为v,由动量守恒定律:

mv0=(m+M)v

解得:v=,运动过程中物块和小车的速度方向都向右.

由功能关系,物块与小车之间一对滑动摩擦力做功之和(摩擦力乘以相对位移)等于系统机械能的减小量:

-μmgL=(M+m)v2-m

解得:L=

根据牛顿第二定律得物块的加速度为:a=μg

根据运动学公式得

从开始到小物块相对小车静止的运动时间是t=

解得:小车的位移x=t=<L

故ACD错误,B正确

故选:B.

下一知识点 : 碰撞
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