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简答题

如图所示,甲车质量m1=20kg,车上有质量M=50kg的人,甲车(连同车上的人)从足够长的斜坡上高h=0.45m由静止滑下,到水平面上后继续向前滑动。此时质量m2=50kg的乙车正以v0=1.8m/s的速度迎面滑来,为了避免两车相撞,当两车相距适当距离时,人从甲车跳到乙车上,求人跳出甲车的水平速度(相对地面)应在什么范围以内?不计地面和斜坡的摩擦,取g=10m/s2。       

正确答案

3.8 m/s≤v≤4.8 m/s

甲车(包括人)滑下斜坡后速度:v="2gh=3" m/s,在人跳离甲车和人跳上乙车过程中各自动量守恒,设人跳离甲车和跳上乙车后,两车速度分别为v′和v′,则:

(M+m1)v=Mv+m1v′         ①

Mv-m2v0=(M+m2)v′              ②

恰不发生相撞的条件为:v′=±v′       ③

从①得:v′=

从②得:v′=

当v′=v乙′时,有=时,得v="3.8" m/s

当v′=-v′时,有=-时,得v="4.8" m/s

所以,人跳离甲车的速度(对地)应满足3.8 m/s≤v≤4.8 m/s。

根据动量守恒求得甲、乙碰后的速度,然后再判断两个速度的关系,从而求出速度范围。

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简答题

一位同学在用气垫导轨探究动量守恒定律时,测得滑块A以0.095m/s的速度水平向右撞上同向滑行的滑块B,碰撞前B的速度大小为0.045m/s,碰撞后A、B分别以0.045m/s、0.07m/s的速度继续向前运动。求:A、B两滑块的质量之比。

正确答案

设向右为正方向,A、B的质量分别为m1,m2,则由动量守恒定律得:

 

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如图所示,长12m的木板右端固定一立柱,板和立柱的总质量为50kg,木板置于水平地面上,木板与地面间的动摩擦因数为0.1,质量为50kg的人立于木板左端,木板与人均静止,人以4m/s2匀加速向右奔跑至板的右端并立即抱住立柱,求:

  (1)人从开始奔跑至到达木板右端所经历的时间;

  (2)木板的总位移。

 

正确答案

(1)2s       (2)2m;方向向左   

:(1)在人相对木板奔跑时,设人的质量为m,加速度为,木板的质量为M,加速度为,人与板间的相互作用力大小为F

  对人有:

  对板有:

  由几何关系得:     ∴t=2s

  (2)当人奔跑至木板右端时,人的速度:

   板的速度:   板的位移

  人抱立柱过程中,系统动量守恒          

     方向与人原来的运动方向一致

  在随后的滑行过程中,对人与板构成的整体,根据动能定理得:

      

    方向向左   

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(9分)如图所示,木块A的质量,足够长的木板B的质量,质量为的木块C置于木板B上,水平面光滑,B、C之间有摩擦,现使A以vo=10m/s的初速度向右运动,与B碰撞后以立即以4m/s的速度弹回。

求:

① B运动过程中的最大速度;

② 若B、C间的动摩擦因数为0.6,则C在B上滑动的距离。

正确答案

①3m/s  ②0.5m

试题分析:①A与B碰撞过程,由动量守恒定律得:

解得:

以后B做匀减速直线运动,知道BC一起做匀速运动,

因此B运动的最大速度就是3m/s;

②对B和C,在它们相互作用的过程中,由动量守恒得:

解得v=2m/s

在B和C相互作用的过程中,

由能量守恒得:

解得

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如图,光滑水平面上有一质量M=4.0kg的带有圆弧轨道的平板车,车的上表面是一段长L=1.5m的粗糙水平轨道,水平轨道左侧连一半径R=0.25m的四分之一光滑圆弧轨道,圆弧轨道与水平轨道在O′点相切.现将一质量m=1.0kg的小物块(可视为质点)从平板车的右端以水平向左的初速度v0滑上平板车,小物块与水平轨道间的动摩擦因数μ=0.5,小物块恰能到达圆弧轨道的最高点A.取g=10m/s2,求:

(1)小物块滑上平板车的初速度v0的大小.

(2)小物块与车最终相对静止时,它距O′点的距离.

正确答案

(1)平板车和小物块组成的系统水平方向动量守恒,设小物块到达圆弧最高点A时,二者的共同速度,

规定向左为正方向,由动量守恒得:mv0=(M+m)v1…①

由能量守恒得:m-(M+m)=mgR+μmgL…②

联立①②并代入数据解得:v0=5m/s…③

(2)设小物块最终与车相对静止时,二者的共同速度v2,从小物块滑上平板车,到二者相对静止的过程中,规定向左为正方向,由动量守恒得:

mv0=(M+m)v2…④

设小物块与车最终相对静止时,它距O′点的距离为x.由能量守恒得:

m-(M+m)=μmg(L+x)…⑤

联立③④⑤并代入数据解得:x=0.5m 

答:(1)小物块滑上平板车的初速度v0的大小是5m/s.

(2)小物块与车最终相对静止时,它距O′点的距离是0.5m.

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如图所示,水平传送带AB足够长,质量为M=1kg的木块随传送带一起以v1=2m/s的速度向左匀速运动(传送带的速度恒定),木块与传送带的摩擦因数,当木块运动到最左端A点时,一颗质量为m=20g的子弹,以v0=300m/s的水平向右的速度,正对射入木块并穿出,穿出速度v=50m/s,设子弹射穿木块的时间极短,(g取10m/s2)求:

(1)木块遭射击后远离A的最大距离;

(2)木块遭击后在传送带上向左运动所经历的时间.

正确答案

(1)0.9m;(2)0.65s

(1)设木块遭击后的速度瞬间变为V,以水平向右为正方向,由动量守恒定律得

,代入数据解得,方向向右.

木块遭击后沿传送带向右匀减速滑动,其受力如图所示.

摩擦力

设木块远离A点的最大距离为s,此时木块的末速度为零,根据动能定理

(2)设木块向左加速到时的位移为s1,由动能定理得

,则

由此可知,遭击木块在传送带上向左的运动过程分两个阶段:先向左加速运动一段时间,再匀速运动一段时间

由动量定理得,则

所求时间

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简答题

A.(选修模块3-3)

二氧化碳是导致全球变暖的主要原因之一,人类在采取节能减排措施的同时,也在研究控制温室气体的新方法,目前专家们正在研究二氧化碳的深海处理技术.

(1)在某次实验中,将一定质量的二氧化碳气体封闭在一可自由压缩的导热容器中,将容器缓慢移到海水某深处,气体体积减为原来的一半,不计温度变化,则此过程中______

A.封闭气体对外界做正功B.封闭气体向外界传递热量

C.封闭气体分子的平均动能增大D.封闭气体组成的系统的熵减小

(2)实验发现,二氧化碳气体在水深170m处变成液体,它的密度比海水大,靠深海的压力使它永沉海底,以减少排放到大气中的二氧化碳量.容器中的二氧化碳处于汽液平衡状态时的压强随温度的增大而______(选填“增大”、“减小”或“不变”);在二氧化碳液体表面,其分子间的引力______(选填“大于”、“等于”或“小于”)斥力.

(3)实验发现,在水深300m处,二氧化碳将变成凝胶状态,当水深超过2500m时,二氧化碳会浓缩成近似固体的硬胶体.设在某状态下二氧化碳气体的密度为ρ,摩尔质量为M,阿伏加德罗常数为N,将二氧化碳分子看作直径为D的球,体积为于πD3,则在该状态下体积为V的二氧化碳气体变成固体后体积为多少?

B.(选修模块3-4)

(1)下列说法中正确的是______

A.相对论认为时间和空间与物质的运动状态有关

B.用激光读取光盘上记录的信息是利用激光平行度好的特点

C.一列波在向前传播,当波源突然停止振动时,其他质点也同时停止振动

D.单摆的摆长增大后,简谐运动的频率会变大

(2)我国正在大规模建设第三代移动通信系统(3G),它将无线通信与国际互联网等多媒体通信结合起来,能提供无线网络、电话会议、电子商务等信息服务.某移动运营商采用1.8x109HZ的电磁波传递信号,此电磁波在真空中的波长为______m;在通话时,手机将声音信号转变成电信号,再经过______(选填“调谐”、“调制”或“解调”)后,把信号发送到基站中转.

(3)在某科技馆内放置了一个高大的半圆柱形透明物体,其俯视图如图所示,0为半圆的圆心.甲、乙两同学为了估测该透明体的折射率,进行了如下实验.他们分别站在A、O处时,相互看着对方,然后两人贴着柱体慢慢向一侧运动,到达B、C处时,甲刚好看不到乙.已知半圆柱体的半径为R,OC=0.6R,BC⊥OC,则半圆柱形透明物体的折射率为多少?

C.(选修模块3-5)

(1)下列物理实验中,能说明粒子具有波动性的是______

A.通过研究金属的遏止电压与入射光频率的关系,证明了爱因斯坦方程的正确性

B.通过测试多种物质对X射线的散射,发现散射射线中有波长变大的成分

C.通过电子双缝实验,发现电子的干涉现象

D.利用晶体做电子束衍射实验,证实了电子的波动性

(2)氢原子的能级如图所示.有一群处于n=4能级的氢原子,这群氢原子能发出______种谱线,发出的光子照射某金属能产生光电效应现象,则该金属的逸出功应小于______eV.

(3)近年来,国际热核聚变实验堆计划取得了重大进展,它利用的核反应方程是H+H→He+n.若H和H迎面碰撞,初速度大小分别为v1、v2H、H、He、n的质量分别为m1、m2、m3、m4,反应后He的速度大小为v3,方向与H的运动方向相同,求中子n的速度

(选取m的运动方向为正方向,不计释放的光子的动量,不考虑相对论效应).

正确答案

A、(1)A、气体体积减为原来的一半,外界对气体做正功,故A错误.

B、温度不变,所以气体的气体分子的平均动能不变,内能不变,故B正确,

对于热力学第一定律△U=W+Q,所以封闭气体向外界传递热量,故C错误.

D、封闭气体组成的系统的熵减小,故D正确.

故选BD.

(2)容器中的二氧化碳处于汽液平衡状态时,体积不变,压强随温度的增大而增大,在二氧化碳液体表面,其分子间的引力大于斥力.

(3)二氧化碳气体的摩尔数n=

变成固体后的体积V=nNV球=

B、(1)A、时间和空间的相对性与物质的运动速度有关,故A正确,

B、用激光读取光盘上记录的信息是利用激光平行度好的特点,故B正确.

C、一列波在向前传播,当波源突然停止振动时,其他质点继续振动,故C错误.

D、单摆的周期公式T=2π,单摆的摆长增大后,简谐运动的正确变大,频率变小,故D错误.

故选AB.

(2)某移动运营商采用1.8x109HZ的电磁波传递信号,此电磁波在真空中的波长λ==0.17m

在通话时,手机将声音信号转变成电信号,再经过调制后,把信号发送到基站中转.

(3)设∠OBC=θ,透明物体的折射率为n,

则sinθ==0.6sinθ=

n=

C、(1)A、通过研究金属的遏止电压与入射光频率的关系,证明爱因斯坦方程光电效应方程的正确性,这句话正确,但是这证明了光的波动性,故A正确;

B、康普顿效应实验证明了光的粒子性,故B错误;

C、干涉、衍射现象是光特有的现象,因此双缝干涉以及衍射现象均说明了光的波动性,故CD正确;

故选CD.

(2)发射光的频率条数为:N==6种,这六种光中,能量最大的为从第4能级跃迁到第1能级的光子,其能量为E=E1-E2=12.75eV,因此该金属的逸出功小于12.75eV才能发生光电效应.

(3)设中子的速度为v,由动量守恒定律得:

m1v1-m2v2=m3v3+m4v

解得:v=

故答案为:A(选修模块3-3)

(1)BD

(2)增大,大于

(3)二氧化碳气体变成固体后体积为

B、(1)AB

(2)0.17,调制

(3)半圆柱形透明物体的折射率为是

C(选修模块3-5)

(1)CD(2)6,12.75

(3)中子n的速度是

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在核反应堆中用石墨做慢化剂使中子减速,中子以一定速度与静止碳核发生正碰,碰后中子反向弹回,则碰后碳核的运动方向与此时中子运动的方向______(选填“相反”或“相同”),碳核的动量______(选填“大于”、“等于”或“小于”)碰后中子的动量.

正确答案

设中子和碳核的质量分别为m和M,中子的初速度为v0,碰后中子的速度为-v1,碳核的速度为v2

根据动量守恒定律,有mv0=-mv1+Mv2,所以Mv2=m(v0+v1),

可见,碰后碳核的运动方向与此时中子运动的方向相反,碳核的动量大于碰后中子的动量

故答案为:相反;大于

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如图所示,A、B两物体叠放在一起以v0的速度沿光滑的水平轨道匀速运动,与静止在同一光滑水平轨道上的木板C发生碰撞,碰撞后B、C以相同的速度运动(不粘合),A滑上C后最终停在木板C的最右端,已知A、B、C质量均相等,A可看成质点,B、C的上表面相平,且B的上表面光滑,木板C长为L.

求:①A物体的最终速度;

②从A滑上木板C到A最终停在木板C最右端所经历的时间.

正确答案

①B、C碰撞过程动量守恒,以B的初速度方向为正方向,

由动量守恒定律得:mv0=(m+m)v,

A滑上C到A、C相对静止过程,A、C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:mv0+mv=(m+m)v′,

解得:v=,v′=v0

②A、C相互作用过程中,由能量守恒定律得:

fL=mv02+mv2-(m+m)v′2

以向右为正方向,对A,由动量定理得:

-ft=mv′-mv0,解得:t=

答:①A物体的最终速度为v0

②从A滑上木板C到A最终停在木板C最右端所经历的时间为

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简答题

(9分)如图所示,一质量为M的平板车B放在光滑水平面上,在其右端放一质量为m的小木块A,m<M,A、B间动摩擦因数为μ,现给A和B以大小相等、方向相反的初速度v0,使A开始向左运动,B开始向右运动,最后A不会滑离B,求:

(1)A、B最后的速度大小和方向.

(2)从地面上看,小木块向左运动到离出发点最远处时,平板车向右运动的位移大小.

正确答案

(1)v= v0,方向向右   (2)s=

试题分析:(1)A刚好没有滑离B板,表示当A滑到B板的最左端时,A、B具有相同的速度,设此速度为v,A和B的初速度的大小为v0,则据动量守恒定律可得:Mv0-mv0=(M+m)v   2分

解得:v= v0,方向向右         1分

(2)从地面上看,小木块向左运动到离出发点最远处时,木块速度为零,平板车速度为,由动量守恒定律得                2分

这一过程平板向右运动S,     2分

解得s=      2分

下一知识点 : 碰撞
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