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题型: 多选题
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多选题

如图所示,质量均为m的物块A、B用轻弹簧相连,放在光滑水平面上,B与竖直墙面紧靠.另一个质量为m的物块C 以某一初速度向A运动,C与A碰撞后粘在一起不再分开,它们共同向右运动并压缩弹簧,弹簧储存的最大弹性势能为3.0J.最后弹簧又弹开,A、B、C一边振动一边向左运动.那么

(  )

A从C触到A,到B离开墙面这一过程,系统的动量不守恒,而机械能守恒

B从C触到A,到B离开墙面这一过程,系统的动量不守恒,而机械能也不守恒

CB离开墙面后,A、B、C三者等速时系统的动能是3.0J

DB离开墙面后,A、B、C三者等速时系统的动能是2.0J

正确答案

B,D

解析

解:A、B从C触到A,到B离开墙面这一过程,C与A碰撞后粘在一起不再分开,是非弹性碰撞,机械能损失,即机械能不守恒.C、A共同向右运动并压缩弹簧过程中,B受到墙面的作用力,系统的动量不守恒,故A错误,B正确.

C、弹簧储存的最大弹性势能为3.0J.此时弹簧最短,A、B、C动能为零,B离开墙面后,接下来A,C首先受到弹力而运动,这时候弹性势能完全转化为AC的动能即3J,势能是0.即3=•2mv2

此时速度v=.接来下B受到弹簧的拉力而运动.AC速度减小,最终ABC速度相等.

那么该过程系统的动量守恒,有:2mv=3mv′

v′=v

B离开墙面后,A、B、C三者等速时系统的动能是 •3mv′2=2J.故C错误,D正确.

故选:BD.

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题型: 多选题
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多选题

带有光滑圆弧轨道质量为M的小车静止于光滑水平面上,一质量为m的小球以速度v0水平冲上小车,当小球上行并返回脱离小车时,则(  )

A小球一定向左做平抛运动

B小球可能做自由落体运动

C小球可能向左做平抛运动

D小球可能向右做平抛运动

正确答案

B,C,D

解析

解:小球滑上滑车,又返回,到离开滑车的整个过程,相当于小球与滑车发生弹性碰撞的过程.

根据系统动量守恒:mv0=Mv+mv′

再根据系统机械能守恒有:

联列解得:

则有如果m<M,v′与v0方向相反,小球离开滑车向左做平抛运动;

如果m=M,v′=0,小球离开滑车做自由落体运动;

如果m>M,v′与v0方向相同,小球离开滑车向右做平抛运动.

故A错误,BCD正确.

故选:BCD.

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题型:简答题
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简答题

如图所示,一质量m1=0.6kg的小车静止在光滑的水平面上,现有一质量m2=0.3kg的物块,以水平向右的速度v0=6m/s从左端滑上小车,最后在车面上某处与小车保持相对静止.物块与车面间的动摩擦因数μ=0.4,取g=10m/s2.求:

(1)物块与小车的共同速度v.

(2)物块在车面上滑行的时间t.

(3)从物块滑上小车到与小车保持相对静止的这个运动过程中,产生的内能E.

正确答案

解:(1)物块与小车组成的系统动量守恒,以水平向右为正方向,根据动量守恒定律有:m2v0=(m1+m2)v,

代入数据解得:v=2m/s.

(2)设物块与车面间的滑动摩擦力为F,对小车,应用动量定理有:μm2gt=m1v-0,

代入数据解得:t=1s.

(3)根据能量守恒定律得:E=m2v02-(m1+m2)v2

代入数据解得:E=3.6J.

答:(1)物块与小车的共同速度v为2m/s.

(2)物块在车面上滑行的时间t为1s.

(3)从物块滑上小车到与小车保持相对静止的这个运动过程中,产生的内能E为3.6J.

解析

解:(1)物块与小车组成的系统动量守恒,以水平向右为正方向,根据动量守恒定律有:m2v0=(m1+m2)v,

代入数据解得:v=2m/s.

(2)设物块与车面间的滑动摩擦力为F,对小车,应用动量定理有:μm2gt=m1v-0,

代入数据解得:t=1s.

(3)根据能量守恒定律得:E=m2v02-(m1+m2)v2

代入数据解得:E=3.6J.

答:(1)物块与小车的共同速度v为2m/s.

(2)物块在车面上滑行的时间t为1s.

(3)从物块滑上小车到与小车保持相对静止的这个运动过程中,产生的内能E为3.6J.

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题型:简答题
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简答题

如图,ABD为竖直平面内的光滑绝缘轨道,其中AB段是水平的,BD段为半径R=0.2m的半圆,两段轨道相切于B点,整个轨道处在竖直向下的匀强电场中,场强大小E=5.0×103V/m.一不带电的绝缘小球甲,以速度υ0沿水平轨道向右运动,与静止在B点带正电的小球乙发生弹性碰撞.已知乙球的质量为m=1.0×10-2kg,乙所带电荷量q=2.0×10-5C,甲球质量为乙球质量的k倍,g取10m/s2.(水平轨道足够长,甲、乙两球可视为质点,整个运动过程无电荷转移)

(1)若k=1,且甲乙两球碰撞后,乙恰能通过轨道的最高点D,求甲的速度υ0

(2)若k>1,且甲仍以(1)中的速度υ0向右运动,求乙在轨道上的首次落点到B点的距离范围.

正确答案

解:(1)在乙恰能通过轨道的最高点的情况下,设乙到达最高点的速度为vD,乙离开D点到达水平轨道的时间为t,乙的落点到B点的距离为x,则

               ①

设碰撞后甲、乙的速度分别为v、v

根据动量守恒有:

  kmv0=kmv+mv             ②

       ③

联立②③得:        ④

由k=1,则v=v0

由动能定理得:    ⑤

 联立①④⑤得:m/s    ⑥

(2)甲、乙完全弹性碰撞,碰撞后甲、乙的速度分别为v、v,由②③得

解得   ⑦

又k>1,则v0<v<2v0       ⑧

设乙球过D点的速度为vD′,由动能定理得

       ⑨

解得:2m/s<vD′<8m/s  ⑩

设乙在水平轨道上的落点到B点的距离为x′,则有:

x′=vD′t       

                   

联立解得:0.4m≤x‘<1.6m

答:(1)甲的速度是m/s;

(2)乙在轨道上的首次落点到B点的距离范围是0.4m≤x′<1.6m.

解析

解:(1)在乙恰能通过轨道的最高点的情况下,设乙到达最高点的速度为vD,乙离开D点到达水平轨道的时间为t,乙的落点到B点的距离为x,则

               ①

设碰撞后甲、乙的速度分别为v、v

根据动量守恒有:

  kmv0=kmv+mv             ②

       ③

联立②③得:        ④

由k=1,则v=v0

由动能定理得:    ⑤

 联立①④⑤得:m/s    ⑥

(2)甲、乙完全弹性碰撞,碰撞后甲、乙的速度分别为v、v,由②③得

解得   ⑦

又k>1,则v0<v<2v0       ⑧

设乙球过D点的速度为vD′,由动能定理得

       ⑨

解得:2m/s<vD′<8m/s  ⑩

设乙在水平轨道上的落点到B点的距离为x′,则有:

x′=vD′t       

                   

联立解得:0.4m≤x‘<1.6m

答:(1)甲的速度是m/s;

(2)乙在轨道上的首次落点到B点的距离范围是0.4m≤x′<1.6m.

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题型:简答题
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简答题

(2016•厦门一模)如图,用两根等长的细线分别悬挂两个弹性球A、B,球A的质量为2m,球B的质量为9m,一颗质量为m的子弹以速度vo水平射入球A,并留在其中,子弹与球A作用时间极短;设A、B两球作用为对心弹性碰撞.求:

(i)子弹与A球作用过程中,子弹和A球系统损失的机械能;

(ii)B球被碰撞后,从最低点运动到最高点过程中,合外力对B球冲量的大小.

正确答案

解:(1)子弹射进A球,水平方向不受外力,动量守恒,以向右为正方向:mv0=(m+2m)v…①

由能量守恒有:…②

由①②解得:

(2)子弹与A形成的整体和B两球碰撞时,动量守恒,以向右为正方向:3mv=3mv1+9mv2…③

弹性碰撞,由机械能守恒有:…④

由①③④解得:

根据摆动过程中动量的变化用动量定理有:I=△P=0-9mv2=-

所以合外力对B球冲量大小为,方向向左.

答:(1)子弹与A球作用过程中,子弹和A球系统损失的机械能为

(2)B球被碰撞后,从最低点运动到最高点过程中,合外力对B球冲量的大小为

解析

解:(1)子弹射进A球,水平方向不受外力,动量守恒,以向右为正方向:mv0=(m+2m)v…①

由能量守恒有:…②

由①②解得:

(2)子弹与A形成的整体和B两球碰撞时,动量守恒,以向右为正方向:3mv=3mv1+9mv2…③

弹性碰撞,由机械能守恒有:…④

由①③④解得:

根据摆动过程中动量的变化用动量定理有:I=△P=0-9mv2=-

所以合外力对B球冲量大小为,方向向左.

答:(1)子弹与A球作用过程中,子弹和A球系统损失的机械能为

(2)B球被碰撞后,从最低点运动到最高点过程中,合外力对B球冲量的大小为

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