1、简答题 如图所示,滑块A、B的质量分别为
m1与m2,m1<m2,由轻质弹簧相连接置于水平的气垫导轨上,用一轻绳把两滑块拉至最近,使弹簧处于最大压缩状态后绑紧。
两滑块一起以恒定的
速率v0向右滑动.突然轻绳断开.当弹簧伸至本身的自然长度时,滑块A的速度
正好为0.求:
小题1:绳断开到第一次恢复自然长度的过程中弹簧释放的弹性势能Ep;
小题2:在以后的运动过程中,滑块B是否会有速度为0的时刻?试通过定量分析证明你的结论.
参考答案:
小题1:Ep=(m1-m2)(m1+m2)v02/2m2.
小题2:不可能
本题解析:
小题1:当弹簧处压缩状态时,系统的机械能等于两滑块的动能和弹簧的弹性势能之和,当弹簧伸长到自然长度时,弹性势能为0,因这时滑块A的速度为0,故系统的机械能等于滑块B的动能.设这时滑块B的速度为v,则有E=m2v2/2.
因系统所受外力为0,由动量守恒定律
(m1+m2)v0=m2v.
解得E=(m1+m2)2v02/(2m2).
由于只有弹簧的弹力做功,系统的机械能守恒
(m1+m2)v02/2+Ep=E.
解得Ep=(m1-m2)(m1+m2)v02/2m2.
小题2:假设在以后的运动中滑块B可以出现速度为0的时刻,并设此时A的速度为v1,弹簧的弹性势能为E′p,由机械能守恒定律得
m1v12/2+E′p=(m1+m2)2v02/2m2.
根据动量守恒得(m1+m2)v0=m1v1,
求出v1代入上式得:
(m1+m2)2v02/2m1+E′p=(m1+m2)2v02/2m2.
因为E′p≥0,故得:
(m1+m2)2v02/2m1≤(m1+m2)2v02/2m2
即m1≥m2,这与已知条件中m1<m2不符.
可见在以后的运动中不可能出现滑块B的速度为0的情况.
本题难度:一般
2、计算题 光滑水平轨道上有三个木块A、B、C,质量分别为
、
,开始时B、C均静止,A以初速度向右运动,A与B相撞后分开,B又与C发生碰撞并粘在一起,此后A与B间的距离保持不变。求B与C碰撞前B的速度大小。
参考答案:
本题解析:设AB碰撞后,A的速度为,B与C碰撞前B的速度为,B与V碰撞后粘在一起的速度为,由动量守恒定律得
对A、B木块:
?①
对B、C木块:
?②
由A与B间的距离保持不变可知
?③
联立①②③式,代入数据得
?④
本题难度:简单
3、选择题 如图所示,一个下面装有轮子的贮气瓶停放在光滑的水平地面上,左端与竖直墙壁接触.现打开右端阀门K,气体往外喷出,设喷口面积为S,气体密度为r,气体往外喷出的速度为v,则气体刚喷出时钢瓶左端对竖直墙的作用力大小是

A.rnS
B.
C.
D.rn2S
参考答案:B
本题解析:对喷出气体分析,设喷出时间为t,则喷出气体质量为m=ρS
t,由动量定理有Ft=mv,其中F为瓶子对喷出气体的作用力,可解得F=
,根据牛顿第三定律,喷出气体对瓶子作用力大小为F,再对瓶子分析,不难由平衡条件和牛顿第三定律求得钢瓶对左端竖直墙壁的作用力大小是F.
分析实际问题的关键是建立物理模型,然后运用相应规律求解.
本题难度:简单
4、计算题 如图甲所示,三个物体A、B、C静止放在光滑水平面上,物体A、B用一轻质弹簧连接,并用细线拴连使弹簧处于压缩状态,三个物体的质量分别为mA=0.1kg、mB=0.2kg和mC=0.1kg。现将细线烧断,物体A、B在弹簧弹力作用下做往复运动(运动过程中物体A不会碰到物体C)。若此过程中弹簧始终在弹性限度内,并设以向右为正方向,从细线烧断后开始计时,物体A的速度?时间图象如图18乙所示。求:

(1)从细线烧断到弹簧恢复原长运动的时间;
(2)弹簧长度最大时弹簧存储的弹性势能;
(3)若弹簧与物体A、B不连接,在某一时刻使物体C以v0的初速度向右运动,它将在弹簧与物体分离后和物体A发生碰撞,所有碰撞都为完全弹性碰撞,试求在以后的运动过程中,物体C与物体A能够发生二次碰撞,物体C初速度v0的取值范围。(弹簧与物体分离后,迅速取走,不影响物体后面的运动)
参考答案::18. (1)
?k =0,1,2……? (2)1.2J?(3) v0>20m/s
本题解析:(1)当弹簧恢复到原长时,A的速度最大,
则对应的时刻为
?(k =0,1,2……)
(2)当A的最大速度为4m/s,
此时根据动量守恒定律可得B的速度为:
,
AB总的动能即为弹簧长度最大时弹簧存储的弹性势能,
即
;
(3)当A与弹簧分离时的速度为vA=4m/s,
第一次和C碰撞时满足:
,
,
物体C与物体A能够发生二次碰撞,则需满足
,
联立以上方程解得:v0>20m/s。
本题难度:一般
5、选择题 在“验证机械能守恒定律”的实验中,下面叙述正确的是
A.应用天平称出物体的质量
B.应当选用点迹清晰,特别是第一个点没有拉成长条的纸带
C.操作时应先放纸带后接电源
D.打点计时器应接在电压为4~6 V的电源上
参考答案:B
本题解析:
本题难度:简单
Life would be too smooth if it had no rubs in it. 生活若无波折险阻,就会过于平淡无奇.