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题型:简答题
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简答题

在光滑的水平面上,一质量为mA=0.1kg的小球A,以v0=8m/s的初速度向右运动,与质量为mB=0.2kg的静止小球B发生对心正碰.碰后小球B滑向与水平面相切、半径为R=0.5m的竖直放置的光滑半圆形轨道,且恰好能通过最高点N后水平抛出.(g=10m/s2) 求:

(1)小球B落地点距M点的距离x;

(2)碰撞后小球B的速度大小vB

(3)碰撞过程中系统损失的机械能△E.

正确答案

解:(1)小球B恰好能通过圆形轨道最高点,有:

mBg=mB…①

又根据平抛运动规律:

2R=gt2…②

x=vNt…③

由①②③得:

x=1m…④

(2)小球B从轨道最低点M运动到最高点N的过程中机械能守恒,有:

mBvM2=mBg•2R+mBvN2…⑤

①⑤解得:vM=5 m/s…⑥

水平面光滑,所以vB=vM=5 m/s…⑦

(3)设向右为正方向,碰撞过程中动量守恒,有:

mAv0=mAvA+mBvB…⑧

碰撞过程中损失的机械能为:

△E=mAv02-mAvA2-mBvB2…⑨

由⑦⑧得:△E=0.5J

答:(1)小球B落地点距M点的距离x为1m;

(2)碰撞后小球B的速度大小vB为5m/s

(3)碰撞过程中系统损失的机械能△E为0.5J.

解析

解:(1)小球B恰好能通过圆形轨道最高点,有:

mBg=mB…①

又根据平抛运动规律:

2R=gt2…②

x=vNt…③

由①②③得:

x=1m…④

(2)小球B从轨道最低点M运动到最高点N的过程中机械能守恒,有:

mBvM2=mBg•2R+mBvN2…⑤

①⑤解得:vM=5 m/s…⑥

水平面光滑,所以vB=vM=5 m/s…⑦

(3)设向右为正方向,碰撞过程中动量守恒,有:

mAv0=mAvA+mBvB…⑧

碰撞过程中损失的机械能为:

△E=mAv02-mAvA2-mBvB2…⑨

由⑦⑧得:△E=0.5J

答:(1)小球B落地点距M点的距离x为1m;

(2)碰撞后小球B的速度大小vB为5m/s

(3)碰撞过程中系统损失的机械能△E为0.5J.

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题型: 单选题
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单选题

一质量为M的航天器远离太阳和行星,正以速度v0在太空中飞行,某一时刻航天器接到加速的指令后,发动机瞬间向后喷出质量为m的气体,气体向后喷出的速度大小为v1,加速后航天器的速度大小v2等于(  )            

(v0、v1、v2均为相对同一参考系的速度)

A

B

C

D

正确答案

C

解析

解:由动量守恒定律可得:

Mv0=(M-m)v2-mv1

解得:

v2=

故选C.

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题型:简答题
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简答题

如图所示,质量为3m、长度为L的木块置于光滑的水平面上,质量为2m的子弹以初速度v0水平向右射入木块,穿出木块时速度为,设木块对子弹的阻力始终保持不变.求子弹穿透木块的过程中,木块滑行的距离s.

正确答案

解:规定初速度方向为正方向,子弹射穿木块过程,

子弹和木块构成的系统水平方向动量守恒,

由动量守恒定律得:2mv0=2m×+3mv1

子弹射穿木块过程,设二者间作用力为f,由动能定理得:

对子弹:-f(s+L)=•2mv02-•2m(2

对木块:fL=•3mv12-0,

解得:s=L;

答:木块滑行的距离s=L.

解析

解:规定初速度方向为正方向,子弹射穿木块过程,

子弹和木块构成的系统水平方向动量守恒,

由动量守恒定律得:2mv0=2m×+3mv1

子弹射穿木块过程,设二者间作用力为f,由动能定理得:

对子弹:-f(s+L)=•2mv02-•2m(2

对木块:fL=•3mv12-0,

解得:s=L;

答:木块滑行的距离s=L.

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题型:简答题
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简答题

如图所示,在倾角为θ=30°的光滑斜面的底端有一个固定挡板D,小物体C靠在挡板D上,小物体B与C用轻质弹簧拴接.当弹簧处于自然长度时,B在O点;当B静止时,B在M点,OM=l.在P点还有一小物体A,使A从静止开始下滑,A、B相碰后一起压缩弹簧.A第一次脱离B后最高能上升到N点,ON=1.5l.B运动还会拉伸弹簧,使C物体刚好能脱离挡板D.A、B、C的质量都是m,重力加速度为g.求

(1)弹簧的劲度系数;

(2)弹簧第一次恢复到原长时B速度的大小;

(3)M、P之间的距离.

正确答案

解:(1)B静止时,受力如图所示,

根据物体平衡条件得kl=mgsinθ

弹簧的劲度系数   

(2)当弹簧第一次恢复原长时A、B恰好分离.

设此时A、B速度的大小为v3,对A物体,从A、B分离到A速度变为0的过程,

根据机械能守恒定律得

此过程中A物体上升的高度△h=1.5lsinθ

得                  

(3)设A与B相碰前速度的大小为v1,A与B相碰后速度的大小为v2,M、P之间距离为x.对A物体,从开始下滑到A、B相碰的过程,根据机械能守恒定律得  

 

A与B发生碰撞,根据动量守恒定律得  

 mv1=(m+m)v2   

设B静止时弹簧的弹性势能为EP,从A、B开始压缩弹簧到弹簧第一次恢复原长的过程,根据机械能守恒定律得

B物体的速度变为0时,C物体恰好离开挡板D,此时弹簧的伸长量也为l,弹簧的弹性势能也为EP

对B物体和弹簧,从A、B分离到B速度变为0的过程,由机械能守恒定律得

解得      

x=9l 

答:(1)弹簧的劲度系数为

    (2)弹簧第一次恢复到原长时B速度

   (3)M、P之间的距离x=9l

解析

解:(1)B静止时,受力如图所示,

根据物体平衡条件得kl=mgsinθ

弹簧的劲度系数   

(2)当弹簧第一次恢复原长时A、B恰好分离.

设此时A、B速度的大小为v3,对A物体,从A、B分离到A速度变为0的过程,

根据机械能守恒定律得

此过程中A物体上升的高度△h=1.5lsinθ

得                  

(3)设A与B相碰前速度的大小为v1,A与B相碰后速度的大小为v2,M、P之间距离为x.对A物体,从开始下滑到A、B相碰的过程,根据机械能守恒定律得  

 

A与B发生碰撞,根据动量守恒定律得  

 mv1=(m+m)v2   

设B静止时弹簧的弹性势能为EP,从A、B开始压缩弹簧到弹簧第一次恢复原长的过程,根据机械能守恒定律得

B物体的速度变为0时,C物体恰好离开挡板D,此时弹簧的伸长量也为l,弹簧的弹性势能也为EP

对B物体和弹簧,从A、B分离到B速度变为0的过程,由机械能守恒定律得

解得      

x=9l 

答:(1)弹簧的劲度系数为

    (2)弹簧第一次恢复到原长时B速度

   (3)M、P之间的距离x=9l

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题型:简答题
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简答题

[物理--选修3-5]

(1)下列说法中错误的是______

A.卢瑟福通过实验发现了质子的核反应方程为24He+714N→817O+11H

B.铀核裂变的核反应是:92235U→56141Ba+3692Kr+201n

C.质子、中子、α粒子的质量分别为m1、m2、m3,质子和中子结合成一个α粒子,释放的能量是(2m1+2m2-m3)c2

D.原子从a能级状态跃迁到b能级状态时发射波长为λ1的光子;原子从b能级状态跃迁到c能级状态时吸收波长为λ2的光子,已知λ1>λ2,那么原子从a能级状态跃迁到c能级状态时将要吸收波长为的光子

(2)质量为M=2kg的木板若固定在光滑的水平地面上,质量为m=0.04kg的子弹以速度v1=500m/s射入,射出时子弹速度v2=300m/s,如图所示,今将钉子拔掉,子弹穿出木块后的速度多大?(设前后两次子弹和木块的作用力相同)

正确答案

解:(1)A、卢瑟福通过α粒子轰击氮核得到质子,根据电荷数守恒、质量守恒,知方程式正确.故A正确.

B、铀核裂变的核反应是用一个中子轰击铀核得到三个中子,但是方程式中中子不能约去.故B错误.

C、2个质子和2个中子结合成1个α粒子,根据质能方程知,△E=△mc2=(2m1+2m2-m3)c2.故C正确.

D、原子从a能级状态跃迁到b能级状态时发射波长为λ1的光子,知ac能级差,原子从b能级状态跃迁到c能级状态时吸收波长为λ2的光子,知bc能级差为,因为λ1>λ2,所以△E2>△E1,所以c能级高于a能级,从a能级跃迁到c能级需吸收光子,即,解得.故D正确.

本题选错误的,故选B.

(2)固定木块时,系统摩擦力所做的功Wf

Wf=mv12-mv22  ①

因为将固定木块的钉子拔出后,子弹仍能射出木块

以m 和M 组成系统为研究对象,系统在水平方向动量守恒,根据动量守恒列方程:

mv1=MV+mv   ②

mv12=Wf+MV2+mv2

由解得①②③得

v=298.5m/s.

答:子弹穿出木块后的速度为298.5m/s.

解析

解:(1)A、卢瑟福通过α粒子轰击氮核得到质子,根据电荷数守恒、质量守恒,知方程式正确.故A正确.

B、铀核裂变的核反应是用一个中子轰击铀核得到三个中子,但是方程式中中子不能约去.故B错误.

C、2个质子和2个中子结合成1个α粒子,根据质能方程知,△E=△mc2=(2m1+2m2-m3)c2.故C正确.

D、原子从a能级状态跃迁到b能级状态时发射波长为λ1的光子,知ac能级差,原子从b能级状态跃迁到c能级状态时吸收波长为λ2的光子,知bc能级差为,因为λ1>λ2,所以△E2>△E1,所以c能级高于a能级,从a能级跃迁到c能级需吸收光子,即,解得.故D正确.

本题选错误的,故选B.

(2)固定木块时,系统摩擦力所做的功Wf

Wf=mv12-mv22  ①

因为将固定木块的钉子拔出后,子弹仍能射出木块

以m 和M 组成系统为研究对象,系统在水平方向动量守恒,根据动量守恒列方程:

mv1=MV+mv   ②

mv12=Wf+MV2+mv2

由解得①②③得

v=298.5m/s.

答:子弹穿出木块后的速度为298.5m/s.

下一知识点 : 动量守恒定律的应用
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