1、计算题 如图所示,长为L的木板A静止在光滑的水平桌面上,A的左端上方放有小物体B(可视为质点),一端连在B上的细绳,绕过固定在桌子边沿的定滑轮后,另一端连在小物体C上,设法用外力使A、B静止,此时C被悬挂着。A的右端距离滑轮足够远,C距离地面足够高。已知A的质量为6m,B的质量为3m,C的质量为m。现将C物体竖直向上提高距离2L,同时撤去固定A、B的外力。再将C无初速释放,当细绳被拉直时B、C速度的大小立即变成相等,由于细绳被拉直的时间极短,此过程中重力和摩擦力的作用可以忽略不计,细绳不可伸长,且能承受足够大的拉力。最后发现B在A上相对A滑行的最大距离为
。细绳始终在滑轮上,不计滑轮与细绳之间的摩擦,计算中可认为A、B之间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,取重力加速度g=10m/s2。
(1)求细绳被拉直前瞬间C物体速度的大小υ0;
(2)求细绳被拉直后瞬间B、C速度的大小υ;
(3)在题目所述情景中,只改变C物体的质量,可以使B从A上滑下来。设C的质量为km,求k至少为多大?

参考答案:解:(1)C做自由落体运动,下降高度为2L时的速度为v0,根据
得
v0=
(2)此时细绳被拉直,B、C速度的大小立即变成v,设绳子对B、C的冲量大小为I,根据动量定理得
对B:
对C:
解得B、C速度的大小v=
(3)设C物体的质量为km,A、B之间的动摩擦因数为μ
由(2)可知,细绳被拉直时B、C速度的大小v′′=
此后B物体的加速度
A物体的加速度
经时间t,B物体的速度
,B物体的位移
同样,A物体的速度
,A物体的位移
(i)根据题意,若k=1,当v1=v2时,x1-x2=
,解μ=0.4
(ii)要使v1=v2时,x1-x2=L,利用(i)求得的动摩擦因数μ,可得k=
=1.29
即C物体的质量至少为1.29m时,才可以使B物体从A上滑下来
本题解析:
本题难度:困难
2、简答题 质量为m的物体以速度V沿光滑水平面匀速滑行,现对物体施加一水平恒力.然后物体作匀变速直线运动,t秒内该力对物体所施冲量大小为3mV试求:
(1)t秒末物体运动的速率是多大?
(2)t秒内物体的位移大小是多少?
参考答案:(1)若冲量方向与初动量方向相同,则由动量定理可得,m3v=mvt-mV;
解得vt=4V;
若方向相反,则有:-m3V=mv′-mV
解得:v′=-2V
(2)若冲量方向与初动量方向相同,则平均速度.v=4v+v2=2.5V;
则位移x=.vt=2.5Vt;
若冲量方向与初动量方向相反,则平均速度.v′=-2V+V2=-0.5V;
则位移x=.v′t=0.5Vt;
答:(1)t秒末物体运动的速率是4V或2V;(2)t秒内物体的位移大小是2.5Vt或-0.5Vt.
本题解析:
本题难度:一般
3、选择题 物体A和物体B组成一个系统,沿水平方向运动的物体A的动量为3 kg·m/s,沿竖直方向运动的物体B的动量为4 kg·m/s.这个系统的总动量的大小为(?)
A.5 kg·m/s
B.6 kg·m/s
C.7 kg·m/s
D.1 kg·m/s
参考答案:A
本题解析:系统总动量为两动量的矢量和,不是单纯的大小相加,所以根据矢量合成法则,应为5 kg·m/s.
本题难度:简单
4、选择题 从同一高度落下的玻璃杯掉在水泥地上比掉在泥土地上易碎,是因为掉在水泥地上时,杯( ? )
A.受到的冲量大
B.受到的作用力大
C.动量的变化量大
D.动量大
参考答案:B
本题解析:
本题难度:一般
5、简答题 一倾角为θ=45°的斜面固定于地面,斜面顶端离地面的高度h0=1m,斜面底端有一垂直于斜而的固定挡板.在斜面顶端自由释放一质量m=0.09kg的小物块(视为质点).小物块与斜面之间的动摩擦因数μ=0.2.当小物块与挡板碰撞后,将以原速返回.重力加速度g=10m/s2.在小物块与挡板的前4次碰撞过程中,挡板给予小物块的总冲量是多少?
参考答案:解法一:设小物块从高为h处由静止开始沿斜面向下运动,到达斜面底端时速度为v.
由功能关系得mgh=12mv2+μmgcosθhsinθ①
以沿斜面向上为动量的正方向.按动量定理,碰撞过程中挡板给小物块的冲量I=mv-m(-v)②
设碰撞后小物块所能达到的最大高度为h′,则12mv2=mgh′+μmgcosθh′sinθ③
同理,有mgh′=12mv′2+μmgcosθh′sinθ④
I"=mv"-m(-v")⑤
式中,v′为小物块再次到达斜面底端时的速度,I’为再次碰撞过程中挡板给小物块的冲量.由①②③④⑤式得I"=kI⑥
式中?k=
本题解析:
本题难度:一般