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题型:简答题
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简答题

光滑的水平面上,用弹簧相连的质量均为2kg的A、B两物块都以v0=6m/s的速度向右运动,弹簧处于原长,质量为4kg的物块C静止在前方,如图所示.B与C碰撞后二者粘在一起运动,在以后的运动中,当弹簧的弹性势能达到最大可以达到多大?此时物块A的速度是多大?

正确答案

解:对于B、C二物块发生短时作用过程,设B、C二物块发生短时作用后的共同速度为vBC,设向右为正方向,则据动量守恒定律得:

mBv0=(mB+mC)vBC                        (1)

对于B、C整体与A物块发生持续作用,设发生持续作用后的共同速度为v,则据动量守恒定律和机械能守恒定律得:

mAv0+(mB+mC)vBC=( mA+mB+mC)v           (2)

速度达共同速度时,此时弹性势能最大为:

Ep=mAv02+(mB+mC)v2BC-( mA+mB+mC)v2   (3)

由式(1)(2)(3)可得:当弹簧的弹性势能达到最大为EP=12J时,物块A的速度v=3 m/s

答:当弹簧的弹性势能达到最大可以达到12J;此时物块A的速度是3m/s.

解析

解:对于B、C二物块发生短时作用过程,设B、C二物块发生短时作用后的共同速度为vBC,设向右为正方向,则据动量守恒定律得:

mBv0=(mB+mC)vBC                        (1)

对于B、C整体与A物块发生持续作用,设发生持续作用后的共同速度为v,则据动量守恒定律和机械能守恒定律得:

mAv0+(mB+mC)vBC=( mA+mB+mC)v           (2)

速度达共同速度时,此时弹性势能最大为:

Ep=mAv02+(mB+mC)v2BC-( mA+mB+mC)v2   (3)

由式(1)(2)(3)可得:当弹簧的弹性势能达到最大为EP=12J时,物块A的速度v=3 m/s

答:当弹簧的弹性势能达到最大可以达到12J;此时物块A的速度是3m/s.

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题型:简答题
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简答题

如图所示,一质量为M的木板静止在光滑的水平面上,质量为m的滑块以速度v水平滑上木板左端,滑块与木板共速时,恰好不从木板上掉落,已知m与木板的摩擦因数为μ,滑块可视为质点,求木板的长度.

正确答案

解:木板与滑块组成的系统动量守恒,以向右为正方向,由动量守恒定律得:

mv=(M+m)v′,

由能量守恒定律得:mv2=(M+m)v′2+μmgL,

解得:L=

答:木板的长度为

解析

解:木板与滑块组成的系统动量守恒,以向右为正方向,由动量守恒定律得:

mv=(M+m)v′,

由能量守恒定律得:mv2=(M+m)v′2+μmgL,

解得:L=

答:木板的长度为

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题型:简答题
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简答题

在绝缘水平面上,放一质量为m=2.0×10-3kg的带正电滑块A,所带电量为q=1.0×10-7C,在滑块A的左边ℓ处放置一个不带电、质量M=4.0×10-3kg的绝缘滑块B,B的左端接触(不连接)于固定在竖直墙壁的轻弹簧上,轻弹簧处于自然状态,弹簧原长s=0.05m,如图所示.在水平方向加一水平向左的匀强电场,电场强度的大小为E=4.0×105N/C,滑块A由静止释放后向左滑动并与滑块B发生碰撞,设碰撞时间极短,碰撞后结合在一起共同运动的速度为v=1m/s,两物体一起压缩弹簧至最短处(弹性限度内)时,弹簧的弹性势能E0=3.2×10-3J.设两滑块体积大小不计,与水平面间的动摩擦因数为μ=0.50,摩擦不起电,碰撞不失电,g取10m/s2.求:

(1)两滑块在碰撞前的瞬时,滑块A的速度;

(2)滑块A起始运动位置与滑块B的距离l;

(3)B滑块被弹簧弹开后距竖起墙的最大距离sm

正确答案

解:(1)设A与B碰撞前A的速度为v1,碰撞过程动量守恒,有:

  mv1=(M+m)v  

代入数据解得:v1=3m/s     

(2)对A,从开始运动至碰撞B之前,根据动能定理,有:

  qEl-μmgl=-0

代入数据解得:l=0.3m 

(3)设弹簧被压缩至最短时的压缩量为s1,对AB整体,从碰后至弹簧压缩最短过程中,根据能量守恒定律,有:

  qEs1+=μmg s1+E0  

代入数据解得:s1=0.02m  

设弹簧第一次恢复到原长时,AB共同动能为Ek,根据能量守恒定律,有:

 E0=qEs1+μ(M+m)g s1+Ek

在弹簧把BA往右推出的过程中,由于B受到向左的摩擦力小于A受到的向左的摩擦力和电场力之和.故至他们停止之前,两者没有分开.  

弹簧第一次将AB弹出至两者同时同处停止时,B距离竖直墙壁最远,设此时距离弹簧原长处为s2,根据动能定理,有:

-qEs2-μ(M+m)g s2=0-Ek

①②联立并代入数据解得:s2=0.03m 

故B离墙壁的最大距离sm=s+s2=0.08m

答:

(1)两滑块在碰撞前的瞬时,滑块A的速度为3m/s.

(2)滑块A起始运动位置与滑块B的距离为0.3m.

(3)B滑块被弹簧弹开后距竖直墙的最大距离sm为0.08m.

解析

解:(1)设A与B碰撞前A的速度为v1,碰撞过程动量守恒,有:

  mv1=(M+m)v  

代入数据解得:v1=3m/s     

(2)对A,从开始运动至碰撞B之前,根据动能定理,有:

  qEl-μmgl=-0

代入数据解得:l=0.3m 

(3)设弹簧被压缩至最短时的压缩量为s1,对AB整体,从碰后至弹簧压缩最短过程中,根据能量守恒定律,有:

  qEs1+=μmg s1+E0  

代入数据解得:s1=0.02m  

设弹簧第一次恢复到原长时,AB共同动能为Ek,根据能量守恒定律,有:

 E0=qEs1+μ(M+m)g s1+Ek

在弹簧把BA往右推出的过程中,由于B受到向左的摩擦力小于A受到的向左的摩擦力和电场力之和.故至他们停止之前,两者没有分开.  

弹簧第一次将AB弹出至两者同时同处停止时,B距离竖直墙壁最远,设此时距离弹簧原长处为s2,根据动能定理,有:

-qEs2-μ(M+m)g s2=0-Ek

①②联立并代入数据解得:s2=0.03m 

故B离墙壁的最大距离sm=s+s2=0.08m

答:

(1)两滑块在碰撞前的瞬时,滑块A的速度为3m/s.

(2)滑块A起始运动位置与滑块B的距离为0.3m.

(3)B滑块被弹簧弹开后距竖直墙的最大距离sm为0.08m.

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题型: 单选题
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单选题

载人气球原静止于高h的空中,气球质量为M,人的质量为m.若人要沿绳梯着地,则绳梯长至少是(  )

A

B

C

Dh

正确答案

A

解析

解:设人沿绳梯滑至地面,绳梯长度至少为L.以人和气球的系统为研究对象,竖直方向动量守恒,规定竖直向下为正方向可得:

   0=Mv2+mv1

人沿绳梯滑至地面时,气球上升的高度为L-h,速度大小v2=,②

人相对于地面下降的高度为h,速度大小为v1=

将②③代入①得

 0=M(-)+m•

解得L=h;

故选:A.

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题型:简答题
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简答题

如图所示,固定在地面上的光滑圆弧面与车C的上表面平滑相接,在圆弧面上有一个滑块A,其质量为mA=2kg,在距车的水平面高h=1.25m处由静止下滑,车C的质量为mC=6kg,在车C的左端有一个质量mB=2kg的滑块B,滑块A与B均可看作质点,滑块A与B碰撞后粘合一起共同运动,最终没有从车C上滑出,已知滑块A和B与车C的动摩擦因数均为μ=0.5,车C与水平地面的摩擦忽略不计.取g=10m/s2.求:

(1)滑块A滑到圆弧面末端时的速度大小.

(2)滑块A与B碰撞后瞬间的共同速度的大小.

(3)车C的最短长度.

正确答案

解:

(1)设滑块A滑到圆弧未端时的速度大小为v1,由机械能守恒定律有:

…①

代入数据解得…②

(2)设A、B碰后瞬间的共同速度为v2,滑块A与B组成的系统动量守恒有

mAv1=(mA+mB)v2…③

代入数据解得v2=2.5m/s…④

(3)设车C的最短长度为L,滑块A与B最终没有从车C上滑出,三者最终速度相同设为v3,根据动量守恒定律有:

(mA+mB)v2=(mA+mB+mC)v3…⑤

在AB两物体在车C上滑动的过程中,根据能量守恒定律有:

…⑥

联立⑤⑥式代入数据解得L=0.375m

答:(1)滑块A滑到圆弧面末端时的速度大小为5m/s.

(2)滑块A与B碰撞后瞬间的共同速度的大小为2.5m/s.

(3)车C的最短长度为0.375m.

解析

解:

(1)设滑块A滑到圆弧未端时的速度大小为v1,由机械能守恒定律有:

…①

代入数据解得…②

(2)设A、B碰后瞬间的共同速度为v2,滑块A与B组成的系统动量守恒有

mAv1=(mA+mB)v2…③

代入数据解得v2=2.5m/s…④

(3)设车C的最短长度为L,滑块A与B最终没有从车C上滑出,三者最终速度相同设为v3,根据动量守恒定律有:

(mA+mB)v2=(mA+mB+mC)v3…⑤

在AB两物体在车C上滑动的过程中,根据能量守恒定律有:

…⑥

联立⑤⑥式代入数据解得L=0.375m

答:(1)滑块A滑到圆弧面末端时的速度大小为5m/s.

(2)滑块A与B碰撞后瞬间的共同速度的大小为2.5m/s.

(3)车C的最短长度为0.375m.

下一知识点 : 动量守恒定律的应用
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