1、计算题 如图所示,光滑的水平地面上有一木板,其左端放有一重物,右方有一竖直的墙.重物质量为木板质量的2倍,重物与木板间的动摩擦因数为μ.使木板与重物以共同的速度v0向右运动,某时刻木板与墙发生弹性碰撞,碰撞时间极短。求:(1)木板第二次与墙碰撞前的速度;(2)木板从第一次与墙碰撞到再次碰撞所经历的时间。设木板足够长,重物始终在木板上.重力加速度为g。
参考答案:(1)(2)
本题解析:(1)木板第一次与墙碰撞后,最后木板和重物达到一共同速度为v,
设木板的质量为m,重物的质量为2m,取向右为动量的正向,由动量守恒得:2mv0-mv0=3mv,
解得(3分)
(2)设从第一次与墙碰撞到木板和重物具有共同速度v所用的时间为t1,
对木板根据动量定理得:,(2分)
解得:
在达到共同速度v时,木板离墙的距离为L,
对木板根据动能定理得: (2分)
解得:
(其他方法求解同样得分,例如:或)
开始向右做匀速运动到第二次与墙碰撞的时间为:(1分)
从第一次碰撞到第二次碰撞所经过的时间为:t=t1+t2(1分)
由以上各式得(2分)
本题考查动量定理的应用,碰撞前后动量守恒,分别以木板和重物为研究对象应用动量定理列式求解,在根据动能定理列式求解
本题难度:一般
2、简答题 处于静止状态的某原子核X,发生α衰变后变成质量为M的原子核Y,被释放的α粒子垂直射人磁感强度为B的匀强磁场中,测得其圆周运动的半径为r,设α粒子质量为m,质子的电量为e,试求:
(1)衰变后α粒子的速率和动能Eka;
(2)衰变后Y核的速率和动能Eky;
(3)衰变前X核的质量Mx.
参考答案:(1),,(2),(3)
本题解析:(1)α粒子在匀强磁场中做圆周与运动所需的向心力同洛仑兹力提供,
即,粒子的带电量为q=2e?(2分)
所以α粒子的速率:, 动能:?(2分)
(2)由动量守恒,?(2分)
所以?(2分)
(3)由质能方程:,而,?(2分)
所以?(2分)
衰变前X核的质量:?(2分)
本题难度:简单
3、实验题& nbsp; 如图所示,在光滑的水平面上,两木块紧挨在一起,质量分别为m1、m2,水平飞来的子弹先后射穿m1、m2,射穿时间分别为t1和t2,木块对子弹的阻力恒定.则子弹穿透两木块后,两木块的速度之比=_____________.
参考答案:
本题解析:以子弹为研究对象,设子弹受到的阻力为f,则子弹在射穿m1的过程中,根据动量定理得:
ft1=(m1+m2)v1? ①
射穿m2的过程中,由动量定理有:
ft2=m2v2-m2v1? ②
两式相除得:=
所以=.
本题难度:一般
4、计算题 (7分)如图所示,固定在竖直平面内半径为R的四分之一光滑圆弧轨道与水平光滑轨道平滑连接,A、B、C三个滑块质量均为m,B、C带有同种电荷且相距足够远,静止在水平轨道上的图示位置。不带电的滑块A从圆弧上的P点由静止滑下(P点处半径与水平面成300角),与B发生正碰并粘合,然后沿B、C两滑块所在直线向C滑块运动。
求:①A、B粘合后的速度大小;
②A、B粘合后至与C相距最近时系统电势能的变化。
参考答案:(1) ?(2)
本题解析:① 滑块由P滑下到与B碰撞前,根据动能定理
?(1分)
A、B碰撞过程动量守恒??(1分)
解得:?(1分)
②当B、C达到共同速度时,B、C相距最近,由动量守恒定律
?(1分)
根据能量守恒定律,系统损失的机械能转化为系统的电势能,则
?(2分)
电势能的增加量为??(1分)
本题难度:一般
5、计算题 2014年8月3日我国云南鲁甸发生里氏6.5级地震,为救援灾区人民,要从悬停在空中的直升机上投放救灾物资,每箱救灾物资的质量为20 kg,设箱子承受的地面冲击力大小为1 000 N,箱子与地面的作用时间为0.5 s,已知当地的重力加速度g=10 m/s2,不计空气阻力,试求:
(1)与地面作用时,箱子的加速度是多少?
(2)为保证救灾物资安全落地,飞机投放物资时的高度不应超过多少米?
参考答案:(1)40 m/s2(2)20 m
本题解析:(1)在箱子与地面作用的过程中,a==40 m/s2(3分)
(2)箱子刚触地时的速度为v=at=20 m/s(2分)
在自由落体过程中h==20 m(3分)
考点:考查了自由落体运动,牛顿第二定律
本题难度:一般