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1、简答题 如图所示,在光滑绝缘水平面上,不带电的绝缘小球P2静止在O点.带正电的小球P1以速度v0从A点进入AB区域.随后与P2发生正碰后反弹,反弹速度为
v0.从碰撞时刻起在AB区域内加上一个水平向右,电场强度为E0的匀强电场,并且区域外始终不存在电场.P1的质量为m1,带电量为q,P2的质量为m2=5m1,A、O间距为L0,O、B间距为L=,已知=.
(1)求碰撞后小球P1向左运动的最大距离及所需时间.
(2)判断两球能否在OB区间内再次发生碰撞.

参考答案:(1)碰撞后P1以速度v1=23v0向左做匀减速直线运动,设最大距离为s,由运动学公式有
v12=2as①
v1=at②
由牛顿第二定律有
qE0=m1a③
又qE0m1=4v023L0④
联立解得
s=16L0⑤
所需时间t=L02v0 ⑥
(2)设碰后P2速度为v2,以v0方向为正方向,由动量守恒:
m1v0=m1(-23v0)+m2v2⑦
设P1、P2碰撞后又经△t时间在OB区间内能再次发生碰撞,
P1位移为s1,P2位移为s2,由运动学公式,有
s1=-23v0△t+12a△t2⑧
s2=v2△t⑨
s1=s2⑩
联立解得
s2=L02<L=4L03两球能在OB区间内再次发生碰撞.
答:(1)碰撞后小球P1向左运动的最大距离为L06.所需时间为L02v0.
(2)两球能在OB区间内再次发生碰撞.
本题解析:
本题难度:一般
2、简答题 如图所示,在光滑的水平桌面上有一长为L=2m的木板C,它的两端各有一块挡板,C的质量为mC=5kg,在C的中央并排放着两个可视为质点的滑块A与B,其质量分别为mA=1kg、mB=4kg,开始时A、B、C均处于静止状态,并且A、B间夹有少许炸药,炸药爆炸使得A以vA=6m/s的速度水平向左运动,不计一切摩擦,两滑块中任一块与挡板碰撞后就与挡板合成一体,爆炸与碰撞时间不计,求:
(1)当两滑块都与挡板碰撞后,板C的速度多大?
(2)从爆炸开始到两个滑块都与挡板碰撞为止,板C的位移多大?方向如何?

参考答案:炸药爆炸,滑块A与B分别获得向左和向右的速度,由动量守恒可知,A的速度较大(A的质量小),A、B均做匀速运动,A先与挡板相碰合成一体(满足动量守恒)一起向左匀速运动,最终B也与挡板相碰合成一体(满足动量守恒),整个过程满足动量守恒.
(1)整个过程A、B、C系统动量守恒,有:
0=(mA+mB+mC)v,
所以v=0
(2)炸药爆炸,A、B获得的速度大小分别为vA、vB.以向左为正方向,有:
mAvA-mBvB=0,
解得:vB=1.5m/s,方向向右
然后A向左运动,与挡板相撞并合成一体,共同速度大小为vAC,
由动量守恒,有:
mAvA=(mA+mC)vAC,
解得:vAC=1m/s
此过程持续的时间为:t1=1vA=16s
此后,设经过t2时间B与挡板相撞并合成一体,则有:
L2=vACt2+vB(t1+t2),解得:t2=0.3s
所以,板C的总位移为:xC=vACt2=0.3m,方向向左
答案:(1)板C的速度是0
(2)板C的位移大小是0.3m,方向向左.
本题解析:
本题难度:一般
3、计算题 (6分)一个质量为
、以
的速度飞来的网球被球拍击中,并以
的速度弹回,网球与球拍的接触时间为
,试求:
(1)网球动量的变化
(2)球拍对网球的平均作用力
参考答案:(1)
,方向与初速度方向相反(2)
,方向与初速度方向相反
本题解析:设网球飞来的速度方向为正方向,则:
网球的初速度
,反弹后速度
?①?(1分)
(1)所以网球的动量变化:
?②?(2分)
所以网球的动量变化的大小为
,方向与初速度方向相反。?③?(1分)
(2)由动量定理
可知,球拍对网球的平均作用力:
?④(?(2分)
球拍对网球的平均作用力大小为
,方向与初速度方向相反。?⑤?(1分)
本题考查动量守恒定律的应用,在网球被球拍击中后速度变为反向,规定初速度方向为正方向,确定初末状态后可求得动量变化量,以网球为研究对象,水平方向受到球拍的作用力,确定初末状态,由动量定理可求得球拍对网球的平均作用力
本题难度:简单
4、简答题 如图所示,光滑水平面上A、B两小车质量都是M,A车头站立一质量为m的人,两车在同一直线上相向运动.为避免两车相撞,人从A车跃到B车上,最终A车停止运动,B车获得反向速度v0,试求:
(1)两小车和人组成的系统的初动量大小;
(2)为避免两车相撞,且要求人跳跃速度尽量小,则人跳上B车后,A车的速度多大?
参考答案:(1)由动量守恒定律可知,系统的初动量大小:
P=(M+m)v0
故两小车和人组成的系统的初动量大小为:P=(M+m)v0.
(2)为避免两车恰好不会发生碰撞,最终两车和人具有相同速度(设为v),则:
(M+m)v0=(2M+m)v
解得:v=(M+m)v02M+m
故人跳上B车后,A车的速度:v=(M+m)v02M+m.
本题解析:
本题难度:一般
5、实验题 在用如图所示的装置验证动量守恒的试验中
(1)在验证动量守恒定律的实验中,必须要求的条件是:( )

A、轨道是光滑的。
B、轨道末端的切线是水平的。
C、m1和m2的球心在碰撞的瞬间在同一高度。
D、碰撞的瞬间m1和m2球心连线与轨道末端的切线平行。
E、每次m1都要从同一高度静止滚下。
(2)在验证动量守恒定律的实验中,必须测量的量有:( )
A、小球的质量m1和m2。 B、小球的半径r。
C、桌面到地面的高度H。 D、小球m1的起始高度h。
E、小球从抛出到落地的时间t。 F、小球m1未碰撞飞出的水平距离。
G、小球m1和m2碰撞后飞出的水平距离。
(3)实验时,小球的落点分别如右图的M、N、P点,应该比较下列哪两组数值在误差范围内相等,从而验证动量守恒定律:( )
A、m1·
。 B、m1·
。
C、m1·
。 D、m1·
+m2·
。
E、m1·
+m2·(
)。 F、m1·
+m2·(
)。
参考答案:(1)BCDE
(2)ABFG
(3)AE
本题解析:略
本题难度:简单