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题型: 单选题
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单选题

甲乙两船质量均为M,以相同的速率v相向而行.甲船上站着一个质量为m的人随船行驶,不计水的阻力,当他由甲船跳上乙船,再由乙船跳回到甲船上,这样反复几次后,乙船速度变为零,则甲船的速度为(  )

A

B

C0

D

正确答案

A

解析

解:以两船及人组成的系统为研究对象,系统在水平方向上所受合外力为零,系统动量守恒,以人的初速度方向为正方向,由动量守恒定律可得:

-Mv+(M+m)v=0+(M+m)v

解得:

故选:A.

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题型:简答题
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简答题

如图,两块相同平板P1、P2置于光滑水平面上,质量均为m.P2的右端固定一轻质弹簧,左端A与弹簧的自由端B相距L.物体P置于P1的最右端,质量为2m且可以看作质点.P1与P以共同速度v0向右运动,与静止的P2发生碰撞,碰撞时间极短,碰撞后P1与P2粘连在一起,P压缩弹簧后被弹回并停在A点(弹簧始终在弹性限度内).P与P2之间的动摩擦因数为μ,求:

(1)P1、P2刚碰完时的共同速度v1和P的最终速度v2

(2)此过程中弹簧最大压缩量x和相应的弹性势能Ep

正确答案

解:(1)P1、P2碰撞过程,由动量守恒定律

mv0=2mv1  ①

解得v1=,方向水平向右 ②

对P1、P2、P系统,由动量守恒定律

mv0+2mv0=4mv2

解得v2=,方向水平向右④

(2)当弹簧压缩最大时,P1、P2、P三者具有共同速度v2,由动量守恒定律

mv0+2mv0=4mv2  ⑤

 对系统由能量守恒定律

μ(2m)g×2(L+x)=(2m)v+(2m)v-(4m)v  ⑥

解得x=-L  ⑦

最大弹性势能Ep=(2m)v+(2m)v-(4m)v-μ•2mg(L+x) ⑧

解得Ep=mv  ⑨

答:(1)P1、P2刚碰完时的共同速度是,方向水平向右,P的最终速度是,方向水平向右;

(2)此过程中弹簧最大压缩量x是-L,相应的弹性势能是mv

解析

解:(1)P1、P2碰撞过程,由动量守恒定律

mv0=2mv1  ①

解得v1=,方向水平向右 ②

对P1、P2、P系统,由动量守恒定律

mv0+2mv0=4mv2

解得v2=,方向水平向右④

(2)当弹簧压缩最大时,P1、P2、P三者具有共同速度v2,由动量守恒定律

mv0+2mv0=4mv2  ⑤

 对系统由能量守恒定律

μ(2m)g×2(L+x)=(2m)v+(2m)v-(4m)v  ⑥

解得x=-L  ⑦

最大弹性势能Ep=(2m)v+(2m)v-(4m)v-μ•2mg(L+x) ⑧

解得Ep=mv  ⑨

答:(1)P1、P2刚碰完时的共同速度是,方向水平向右,P的最终速度是,方向水平向右;

(2)此过程中弹簧最大压缩量x是-L,相应的弹性势能是mv

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题型:简答题
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简答题

如图(甲)示,光滑曲面MP与光滑水平面PN平滑连接,N端紧靠速度恒定的传送装置,PN与它上表面在同一水平面.小球A在MP上某点静止释放,与静置于PN上的工件B碰撞后,B在传送带上运动的v-t图象如图(乙)且t0已知,最后落在地面上的E点.已知重力加速度为g,传送装置上表面距地面高度为H.

(1)求B与传送带之间的动摩擦因数μ;

(2)求E点离传送装置右端的水平距离L;

(3)若A、B发生的是弹性碰撞且B的质量是A的2倍,要使B始终落在E点,试判断A静止释放点离PN的高度h的取值范围.

正确答案

解:(1)由v-t图象知,在t0时间内,

B的加速度:a==

对B,由牛顿第二定律得:μmg=ma,

解得:

(2)由v-t图象知,B离开传送带时的速度:vB1=

B离开传送带后做平抛运动,

水平方向:L=vB1t,

竖直方向:

解得:L=2H;

(3)由图示图象可知,传送带的速度:v传送带=

使B始终落到地面上E点,必须是以相同速度离开传送装置,B离开传送带时的速度vB1=

由图象可求知,B在传送带上运动时,相对地的位移,即传送带长度为:

s=(t0+2t0)×+×2t0=

设A的质量为m,碰前速度为v,碰后速度vA,B质量为2m,碰后速度vB

A下滑过程机械能守恒,由机械能守恒定律得:mgh=

A、B碰撞过程动量守恒,以A、B组成的系统为研究对象,

A、B碰撞过程中,由动量守恒定律得:mv=mvA+2mvB

A、B碰撞过程机械能守恒,由系统机械能守恒得:

解得:

B始终能落到地面上E点,有以下两类情形:

①若vB≥vB1,B进入传送带后,开始做匀减速运动,设B减速到vB1经过位移为S1

由匀变速直线运动的速度位移公式得:vB12-vB2=-2as1,则应满足S1≤S,

解得:

②若vB<vB1,B以速度vB进入传送带后,先做匀加速运动,加速到速度为:vB1

设此过程B对地位移为S2,则vB12-vB2=2as2,且恒有vB>0,

解得:s2t0,即S2<S恒成立,h>0,

综上所述,要使工件B都落在地面的E点,

小球A释放点高度h必须满足条件为:

答:(1)B与传送带之间的动摩擦因数

(2)E点离传送装置右端的水平距离L=2H;

(3)A静止释放点离PN的高度h的取值范围为:

解析

解:(1)由v-t图象知,在t0时间内,

B的加速度:a==

对B,由牛顿第二定律得:μmg=ma,

解得:

(2)由v-t图象知,B离开传送带时的速度:vB1=

B离开传送带后做平抛运动,

水平方向:L=vB1t,

竖直方向:

解得:L=2H;

(3)由图示图象可知,传送带的速度:v传送带=

使B始终落到地面上E点,必须是以相同速度离开传送装置,B离开传送带时的速度vB1=

由图象可求知,B在传送带上运动时,相对地的位移,即传送带长度为:

s=(t0+2t0)×+×2t0=

设A的质量为m,碰前速度为v,碰后速度vA,B质量为2m,碰后速度vB

A下滑过程机械能守恒,由机械能守恒定律得:mgh=

A、B碰撞过程动量守恒,以A、B组成的系统为研究对象,

A、B碰撞过程中,由动量守恒定律得:mv=mvA+2mvB

A、B碰撞过程机械能守恒,由系统机械能守恒得:

解得:

B始终能落到地面上E点,有以下两类情形:

①若vB≥vB1,B进入传送带后,开始做匀减速运动,设B减速到vB1经过位移为S1

由匀变速直线运动的速度位移公式得:vB12-vB2=-2as1,则应满足S1≤S,

解得:

②若vB<vB1,B以速度vB进入传送带后,先做匀加速运动,加速到速度为:vB1

设此过程B对地位移为S2,则vB12-vB2=2as2,且恒有vB>0,

解得:s2t0,即S2<S恒成立,h>0,

综上所述,要使工件B都落在地面的E点,

小球A释放点高度h必须满足条件为:

答:(1)B与传送带之间的动摩擦因数

(2)E点离传送装置右端的水平距离L=2H;

(3)A静止释放点离PN的高度h的取值范围为:

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题型:填空题
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填空题

(2016•徐汇区一模)A、B两物体在光滑水平地面上沿同一直线均向东运动,A在后,质量为5kg,速度大小为10m/s,B在前,质量为2kg,速度大小为5m/s,两者相碰后,B沿原方向运动,速度大小为10m/s,则A的速度大小为______m/s,方向为______

正确答案

8

向东

解析

解:设向东为速度正方向,则碰撞前A物体的速度vA=10m/s,B物体的速度vB=5m/s

碰撞后A物体的速度设为,碰撞后B的速度

两物体碰撞过程,由动量守恒定律有:

×10m/s

解得,为正值,说明碰撞后A物体的速度方向向东;

故答案为:8; 向东.

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题型:简答题
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简答题

一质量为m的子弹以某一初速度水平射入置于光滑水平面上的木块A并留在其中,A与木块B用一根弹性良好的轻质弹簧连在一起,开始弹簧处于原长,如图所示.已知弹簧被压缩瞬间A的速度为,木块A、B的质量均为M.求:

(Ⅰ)子弹射入木块A时的速度;

(Ⅱ)弹簧被压缩到最短时弹簧的弹性势能.

正确答案

解:①以子弹与木块A组成的系统为研究对象,以子弹的初速度方向为正方向,由动量守恒定律得:

mv0=(m+M)v,

解得:v0=a,

②弹簧压缩最短时,两木块速度相等,以两木块与子弹组成的系统为研究对象,以木块A的初速度方向为正方向,由动量守恒定律得:

(m+M)v=(m+2M)v′,

解得:v′=

由机械能守恒定律可知:

EP=(M+m)(2-(2M+m)v′2=

答:①弹簧被压缩瞬间A的速度为,B的速度为零;

②弹簧被压缩到最短时的弹性势能为

解析

解:①以子弹与木块A组成的系统为研究对象,以子弹的初速度方向为正方向,由动量守恒定律得:

mv0=(m+M)v,

解得:v0=a,

②弹簧压缩最短时,两木块速度相等,以两木块与子弹组成的系统为研究对象,以木块A的初速度方向为正方向,由动量守恒定律得:

(m+M)v=(m+2M)v′,

解得:v′=

由机械能守恒定律可知:

EP=(M+m)(2-(2M+m)v′2=

答:①弹簧被压缩瞬间A的速度为,B的速度为零;

②弹簧被压缩到最短时的弹性势能为

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