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高中物理 经典习题及答案 选修3-5(3)

来源:网络收集 时间:2019-03-10 下载这篇文档 手机版
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例6(12分)质量为M的小物块A静止在离地面高 小物块B沿桌面向A运动并以速度

的水平桌面的边缘,质量为

与之发生正碰(碰撞时间极短)。碰后A离开桌面,

其落地点离出发点的水平距离为L。碰后B反向运动。求B后退的距离。已知B与桌面间的动摩擦因数为

。重力加速度为

解:A落地过程是平抛运动,则有 (1分)

(1分) ∴ (1分) B与A碰撞动量守恒

(4分) B返回有 (3分)

(2分)

例7.(16分) 两个木块的质量分别为 光滑水平面上, 度射入

=0.2kg, =0.55kg,中间用轻弹簧相连放在=0.050kg的子弹以水平向左的初速

被弹回时带动

左侧与竖直墙壁接触。质量为

中,并立即与 具有相同的速度,然后向左压缩弹簧。

=0.30m/s,求子弹射入木块

运动。若木块 的最大速率为 前的速度。

解:子弹打入木块瞬间,速度为 ,射入 后跟 一起的速度为

由动量守恒:

=( ) ①(4分) )

=

(

)

② (4分)

离开墙角后,同理:(

再由能量守恒: ③(4分)

由①②③得 = 即 = = 0.2m/s (2分)

解得:

= (2分)

例8、如图所示,长为2L的板面光滑且不导电的平板小车C放在光滑水平面上,车的右端有块挡板,车的质量

,绝缘小物块B的质量

。若B以一定速度沿

平板向右与C车的挡板相碰,磁后小车的速度总等于碰前物块B速度的一半。今在静止的平板车的左端放一个带电量

、质量为

的小物块A,将物块B放在平板车的中心,

在整个空间加上一个水平方向的匀强电场时,金属块A由静止开始向右运动,当A以速度 与B发生碰撞,碰后A以

的速率反弹回来,B向右运动,

(1)求匀强电场的场强大小和方向。

(2)若A第二次和B相碰,判定是在B与C相碰之前还是相碰之后?

(3)A从第一次与B相碰到第二次与B相碰这个过程中,电场力对A做了多少功?

解:(1)对金属块A用动能定理 ①

所以电场强度大小 ②

方向水平向右 ③

(2)A、B碰撞,由系统动量守恒定律得

用 代入解得 ⑤

B碰后做匀速运动,碰到挡板的时间

A的加速度 ⑦

A在 段时间的位移为

因 ,故A第二次与B相碰必在B与C相碰之后 ⑨

(3)B与C相碰,由动量守恒定律可得 ⑩

eq \\o\\ac(○,11)11

A从第一次相碰到第二次与B相碰的位移为L,因此电场力做的功

例9、质量为M的物块以速度V运动,与质量为m的静止物块发生正撞,碰撞后两者的动量

正好相等,两者质量之比M/m可能为 A.2 B.3 C.4 D. 5 答案AB

【解析】本题考查动量守恒.根据动量守恒和能量守恒得设碰撞后两者的动量都为P,则总动

4P2p2P2M量为2P,根据P?2mEK,以及能量的关系得得???3,所以AB正确.

2M2m2Mm2

例10、如图所示,质量m1=0.3 kg 的小车静止在光滑的水平面上,车长L=15 m,现有质量m2=0.2 kg可视为质点的物块,以水平向右的速度v0=2 m/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?=0.5,取g=10 m/s,求

2

(1) 物块在车面上滑行的时间t;

(2) 要使物块不从小车右端滑出,物块滑上小车左端的速度v′0不超过多少。 (1)0.24s (2)5m/s

【解析】本题考查摩擦拖动类的动量和能量问题。涉及动量守恒定律、动量定理和功能关系这些物理规律的运用。

(1)设物块与小车的共同速度为v,以水平向右为正方向,根据动量守恒定律有 m2v0??m1?m2?v ① 设物块与车面间的滑动摩擦力为F,对物块应用动量定理有

-Ft?m2v?m2v0 ② 其中 F??m2g ③ 解得

t?m1v0

??m1?m2?g代入数据得 t?0.24s ④ (2)要使物块恰好不从车厢滑出,须物块到车面右端时与小车有共同的速度v′,则

???m1?m?2v? ⑤ m2v0

由功能关系有

11?2??m1?m2?v?2??m2gL ⑥ m2v022代入数据解得 =5m/s

故要使物块不从小车右端滑出,物块滑上小车的速度v0′不能超过5m/s。

例11、如图19所示,水平地面上静止放置着物块B和C相距l=1.0m物快A以速度v0=10m/s

沿水平方向与B正碰,碰撞后A和B牢固粘在一起向右运动,并再与C发生正碰,碰后瞬间C的速度v=2.0m/s,已知A和B的质量均为m。C的质量为A质量的k倍,物块与地面的动

2

摩擦因数?=0.45(设碰撞时间很短,g取10m/s)

(1)计算与C碰撞前瞬间AB的速度

(2)根据AB与C的碰撞过程分析k 的取值范围,并讨论与C碰撞后AB的可能运动方向。

解:(1)A与B相碰,由动量守恒定律知 mv0=2mv1,得到v1=5m/s 之后,A与B一起向右运动直到与C相碰

1 以A和B为整体,由动能定理知 ??2mgl?122mv2?22mv1,得到v2=4m/s

22 (2)当A与B运动到C所在位置时,AB与C相碰,由动量守恒定律知 2mv2=2mv3+kmv ①

(一)若AB与C发生的碰撞是弹性碰撞,则根据能量守恒

1222212mv2?12mv?kmv ② 322 联立①②两式得到k=6,v3=-2m/s,说明AB与C碰后反弹

(二)若AB与C发生的碰撞是完全非弹性碰撞,则根据动量守恒 2mv2=(2m+km)v,得到k=2,物体AB仍然向右运动 根据以上讨论可知,k的取值范围是 2≤k≤6

设k=k1时,物体AB与C碰后速度为零,根据动量守恒定律 2mv2=k1mv, 得到k1=4

由此可以确定AB与C碰后的可能运动方向为 A.当2≤k<4时,AB碰后继续向右运动; B.当k=4时,AB碰后静止;

C.当4<k≤6时,AB碰后继续向左运动(反弹)

例12、一个物体静置于光滑水平面上,外面扣一质量为M的盒子,如图l所示。现给盒子

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