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题型:简答题
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简答题

(2015•蚌埠二模)如图所示,质量为m1的滑块(可视为质点)自光滑圆弧槽的顶端A处无初速度的滑下.槽的底端与水平传送带相切于左传导轮顶端的B点,A、B的高度差为h1=1.25m.传导轮半径很小,两个轮子之间的距离为L=4.0m,滑块与传送带间的动摩擦因数μ=0.1.传送带距离地面高度h2=1.80m,(g取10m/s2).

(1)若槽的底端没有放滑块m2,传送带静止不运转,求滑块m1滑过C点时的速度大小v;

(2)若下滑前将质量为m2的滑块(可视为质点)停放在槽的底端.m1下滑后与m2发生弹性碰撞,且碰撞后m1速度方向不变,则m1、m2应该满足什么条件?

(3)满足(2)的条件前提下,若传送带顺时针运转,且速度大小恒为v=2m/s.求m1、m2满足一定关系时两滑块落地点间的最大距离△x.

正确答案

解:(1)滑块m1由A点滑至B点过程,由机械能守恒定律:m1gh1=

解得:v0=5m/s

滑块m1由B点滑至C点过程,由动能定理:-μm1gL=v2-

解得:v=3m/s

(2)滑块m2停放在槽的底端,滑块m1下滑后与m2发生弹性碰撞,

由动量守恒定律:m1v0=m1v1+m2v2

由能量守恒定律:=m1v12+m2v22

据题意,碰撞后m1的速度方向不变,即v1=v0>0

所以m1>m2

(3)滑块经过传送带后做平抛运动,

由h2=gt2解得t=0.6s.

1>>2时,滑块碰撞后的速度相差最大,经过传送带后速度相差也最大.

v1=v0=v0=5m/s

v2=v0=2v0=10m/s

由于滑块m1与传送带速度相同,不受摩擦力,m1水平射程:

x1=v1t=3m

滑块m2与传送带间有摩擦力作用,由动能定理:

-μm2gL=-m2

解得:v′2=2m/s

m2水平射程:x2=v′2t= m

滑块m1、m2落地点间的最大距离是△x=(-3)m

答:(1)槽的底端没有滑块m2,传送带静止不运转,滑块m1滑过C点时的速度大小是3m/s;

(2)在m1下滑前将质量为m2的滑块(可视为质点)停放在槽的底端.m1下滑后与m2发生弹性碰撞,且碰撞后m1速度方向不变,则m1、m2应该满足m1>m2

(3)满足(2)的条件前提下,传送带顺时针运转,速度为v=5.0m/s.滑块m1、m2落地点间的最大距离是(-3)m

解析

解:(1)滑块m1由A点滑至B点过程,由机械能守恒定律:m1gh1=

解得:v0=5m/s

滑块m1由B点滑至C点过程,由动能定理:-μm1gL=v2-

解得:v=3m/s

(2)滑块m2停放在槽的底端,滑块m1下滑后与m2发生弹性碰撞,

由动量守恒定律:m1v0=m1v1+m2v2

由能量守恒定律:=m1v12+m2v22

据题意,碰撞后m1的速度方向不变,即v1=v0>0

所以m1>m2

(3)滑块经过传送带后做平抛运动,

由h2=gt2解得t=0.6s.

1>>2时,滑块碰撞后的速度相差最大,经过传送带后速度相差也最大.

v1=v0=v0=5m/s

v2=v0=2v0=10m/s

由于滑块m1与传送带速度相同,不受摩擦力,m1水平射程:

x1=v1t=3m

滑块m2与传送带间有摩擦力作用,由动能定理:

-μm2gL=-m2

解得:v′2=2m/s

m2水平射程:x2=v′2t= m

滑块m1、m2落地点间的最大距离是△x=(-3)m

答:(1)槽的底端没有滑块m2,传送带静止不运转,滑块m1滑过C点时的速度大小是3m/s;

(2)在m1下滑前将质量为m2的滑块(可视为质点)停放在槽的底端.m1下滑后与m2发生弹性碰撞,且碰撞后m1速度方向不变,则m1、m2应该满足m1>m2

(3)满足(2)的条件前提下,传送带顺时针运转,速度为v=5.0m/s.滑块m1、m2落地点间的最大距离是(-3)m

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下面是一个物理演示实验,它显示:图中自由下落的物体A和B经反弹后,B能上升到比初始位置高得多的地方.A是某种材料做成的实心球,质量m1=0.28kg,在其顶部的凹坑中插着质量m2=0.10kg的木棍B.B只是松松地插在凹坑中,其下端与坑底之间有小空隙.将此装置从A下端离地板的高度H=1.25m处由静止释放.实验中,A触地后在极短时间内反弹,且其速度大小不变;接着木棍B脱离球A开始上升,而球A恰好停留在地板上.求木棍B上升的高度,重力加速度g=10m/s2

正确答案

解:根据题意,A碰地板后,反弹速度的大小v1等于它下落到地面时速度的大小,即

v1=

A刚反弹后,速度向上,立刻与下落的B碰撞,碰前B的速度

v2=

由题意,碰后A速度为零,以v2′表示B上升的速度,根据动量守恒,有

m1v1-m2v2=m2v2′,

令h表示B上升的高度,有

h=

由以上各式并代入数据,得

h=4.05m.

故木棍B上升的高度为4.05m.

解析

解:根据题意,A碰地板后,反弹速度的大小v1等于它下落到地面时速度的大小,即

v1=

A刚反弹后,速度向上,立刻与下落的B碰撞,碰前B的速度

v2=

由题意,碰后A速度为零,以v2′表示B上升的速度,根据动量守恒,有

m1v1-m2v2=m2v2′,

令h表示B上升的高度,有

h=

由以上各式并代入数据,得

h=4.05m.

故木棍B上升的高度为4.05m.

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如图所示,在光滑水平地面上静止放置由弹簧相连接的两木块A和B,一质量为m的子弹以水平速度v0击中木块A,子弹没有穿出.已知A的质量mA=m,B的质量mB=2m.求:

(1)A的最大速度

(2)求弹簧的最大弹性势能.

正确答案

解:(1)子弹与A组成的系统动量守恒,以子弹的初速度方向为正方向,由动量守恒定律得:

mv0=(m+mvA)v,解得A的最大速度:v=v0

(2)子弹、A、B组成的系统动量守恒,以向右为正方向,由动量守恒定律得:

mv0=(m+mA+mB)v′,

解得:v′=v0

由能量守恒定律得:(m+mA)v2=EP+(m+mA+mB)v′2

解得:EP=mv02

答:(1)A的最大速度为v0

(2)弹簧的最大弹性势能为mv02

解析

解:(1)子弹与A组成的系统动量守恒,以子弹的初速度方向为正方向,由动量守恒定律得:

mv0=(m+mvA)v,解得A的最大速度:v=v0

(2)子弹、A、B组成的系统动量守恒,以向右为正方向,由动量守恒定律得:

mv0=(m+mA+mB)v′,

解得:v′=v0

由能量守恒定律得:(m+mA)v2=EP+(m+mA+mB)v′2

解得:EP=mv02

答:(1)A的最大速度为v0

(2)弹簧的最大弹性势能为mv02

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如图所示,质量均为km(其中k=1,2,3…)的斜劈A和B静止放在光滑的水平面上,斜劈A和B的曲面为半径相同的四分之一的圆周,圆周下端与水平面相切,一质量为m的小球位于两斜劈的中间某位置,现给小球水平向右的初速度v0,求:

(1)若将斜劈B固定,小球刚好滑到斜劈顶端,斜劈的半径多大;

(2)若两斜劈均不固定,当小球第一次从斜劈B滑下离开时,小球的速度多大;

(3)在满足(2)问前提下,若小球至少2次向右滑上斜劈B,k的取值范围.

正确答案

解:(1)斜劈B固定,小球刚好滑到斜劈顶端,

小球运动过程,由动能定理得:-mgR=0-mv02

解得,斜劈的半径:R=

(2)设小球第一次从斜劈B滑下离开时,小球和斜劈B的速度分别为v1和v2

以向右为正方向,由动量守恒可得:mv0=mv1+kmv2

由机械能守恒可得:mv02=mv12+kmv22

联立解得小球速度为:v1=v0,斜劈B速度为:v2=v0

(3)设小球第一次滑下离开斜劈A时,小球和斜劈A的速度分别为v1′和v2′,

以向右为正方向,由动量守恒可得:mv0=mv1+kmv2,联立解得小球的速度:v1′=v1=v0

若小球至少两次向右滑上斜劈B,则必有:|v1′|>v2,化简得:k2-4k-1>0,

解得:k>2+,故k=5、6、7、…;

答:(1)若将斜劈B固定,小球刚好滑到斜劈顶端,斜劈的半径为

(2)若两斜劈均不固定,当小球第一次从斜劈B滑下离开时,小球的速度为v0

(3)在满足(2)问前提下,若小球至少2次向右滑上斜劈B,k的取值范围是:k=5、6、7、….

解析

解:(1)斜劈B固定,小球刚好滑到斜劈顶端,

小球运动过程,由动能定理得:-mgR=0-mv02

解得,斜劈的半径:R=

(2)设小球第一次从斜劈B滑下离开时,小球和斜劈B的速度分别为v1和v2

以向右为正方向,由动量守恒可得:mv0=mv1+kmv2

由机械能守恒可得:mv02=mv12+kmv22

联立解得小球速度为:v1=v0,斜劈B速度为:v2=v0

(3)设小球第一次滑下离开斜劈A时,小球和斜劈A的速度分别为v1′和v2′,

以向右为正方向,由动量守恒可得:mv0=mv1+kmv2,联立解得小球的速度:v1′=v1=v0

若小球至少两次向右滑上斜劈B,则必有:|v1′|>v2,化简得:k2-4k-1>0,

解得:k>2+,故k=5、6、7、…;

答:(1)若将斜劈B固定,小球刚好滑到斜劈顶端,斜劈的半径为

(2)若两斜劈均不固定,当小球第一次从斜劈B滑下离开时,小球的速度为v0

(3)在满足(2)问前提下,若小球至少2次向右滑上斜劈B,k的取值范围是:k=5、6、7、….

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简答题

如图所示,木块A放在水平台面B上,水平台面B的中间有一孔洞,一粒向上射出的子弹以速度v0打进木块A,它们瞬时获得共同速度,内嵌子弹的木块A上升的最大高度为h1=1.8m,然后自由落下,落到平台B上后反弹的高度为h2=1.25m,测出A开始下落都第一次反弹到最高点所用时间为t=1.3s,已知木块A的质量为m=0.39kg,子弹质量m0=0.01kg,g取10m/s2,不计空气阻力,求:

①子弹打击木块A时的速度v0

②从木块A第一次落到平台B到反弹离开,平台B对木块A的平均作用力的大小.

正确答案

解:(1)设向上为正;对整体上升过程由机械能守恒定律可知:

(m+m0)gh=

解得:v=6m/s;

由动量守恒定律可知;

m0v0=(m+m0)v

解得:v0=240m/s;

(2)由h=可得A下落时间t1=

反弹后上升的时间t2=

故碰撞时间t=1.3-0.6-0.5=0.2s;

由机械能守恒定律可知,(m+m0)gh′=

木块反弹的速度v2=5m/s

对碰撞过程由动量定理可知:

[F-(m+m0)g]t=(m+m0)v2-(m+m0)v

代入数据解得:F=26N;

答:(1)子弹打击木块A时的速度v0为240m/s;

(2)从木块A第一次落到水平台面B到反弹离开,水平台面B对木块A的平均作用力的大小为26N.

解析

解:(1)设向上为正;对整体上升过程由机械能守恒定律可知:

(m+m0)gh=

解得:v=6m/s;

由动量守恒定律可知;

m0v0=(m+m0)v

解得:v0=240m/s;

(2)由h=可得A下落时间t1=

反弹后上升的时间t2=

故碰撞时间t=1.3-0.6-0.5=0.2s;

由机械能守恒定律可知,(m+m0)gh′=

木块反弹的速度v2=5m/s

对碰撞过程由动量定理可知:

[F-(m+m0)g]t=(m+m0)v2-(m+m0)v

代入数据解得:F=26N;

答:(1)子弹打击木块A时的速度v0为240m/s;

(2)从木块A第一次落到水平台面B到反弹离开,水平台面B对木块A的平均作用力的大小为26N.

下一知识点 : 动量守恒定律的应用
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