1、简答题 质量为M的平板车以速度v0在光滑的水平面上运动,车上静止站着一个质量为m的小孩.现小孩沿水平方向向前跳出.
(1)小孩跳出后,平板车停止运动,求小孩跳出时的速度.
(2)小孩跳出后,平板车以大小为v0的速度沿相反方向运动,求小孩跳出时的速度.
参考答案:设小孩沿水平方向向前跳出的速度为V,以向前的速度方向为正方向,
(1)小孩跳出后,平板车停止运动,由动量守恒定律,得:
(M+m)v0=mV,解得:V=M+mmv0;
(2)小孩跳出后,平板车以大小为v0的速度沿相反方向运动,
由动量守恒定律,得:(M+m)v0=mV-Mv0,解得:V=2M+mmv0;
答:(1)小孩跳出后,平板车停止运动,小孩跳出时的速度为(M+m)v0m.
(2)小孩跳出后,平板车以大小为v0的速度沿相反方向运动,小孩跳出时的速度为(2M+m)v0m.
本题解析:
本题难度:一般
2、计算题 如图所示,劲度系数为k的轻弹簧,左端连着绝缘介质小球B,右端连在固定板上,放在光滑绝缘的水平面上。整个装置处在场强大小为E、方向水平向右的匀强电场中。现把一质量为m、带电荷量为+q的小球A,从距B球为s处自由释放,并与B球发生正碰。碰撞中无机械能损失,且A球的电荷量始终不变。已知B球的质量M=3m,B球被碰后作周期性运动,其运动周期(A、B小球均可视为质点)。求:
(1)A球与B球相碰前A的速度大小;
(2)两球第一次碰撞后瞬间,A球的速度v1和B球的速度v2;
(3)要使A球与B球第二次仍在B球的初始位置迎面相碰,弹簧劲度系数k的可能取值。
参考答案:(1)设A球与B球碰撞前瞬间的速度为v0,由动能定理得:
? …………………①
解得:? …………………②
(2)由于碰撞过程极短,可以认为系统满足动量守恒:
? …………………③
由题知碰撞过程中无机械能损失,有:
? …………………④
解③④得:
,负号表示方向向左? …………………⑤
,方向向右? …………………⑥
(2)要使m与M第二次迎面碰撞仍发生在原位置,则必有A球重新回到O处所用的时间t满足:
?? …………………⑦
A球在电场中受电场力作用向左做减速运动至速度为0后又向右作加速运动:
? …………………⑧
? …………………⑨
由题知:? …………………⑩
解⑦⑧⑨⑩得:
? …………………⑾
本题解析:略
本题难度:一般
3、简答题 如图所示,在平静的水面上漂浮着一块质量为M=150g的带有支架的木板,木板左边的支架上静静地蹲着两只质量各为m=50g的青蛙,支架高h=20cm,支架右方的水平木板长s=120cm.突然,其中有一只青蛙先向右水平地跳出,恰好进入水中,紧接其后,另一只也向右水平地跳出,也恰好进入水中.试计算:(水的阻力忽略不计,取g=10m/s2,结果保留两位有效数字.)
(1)第一只青蛙为了能直接跳入水中,它相对地的跳出初速度v1至少是多大?
(2)第二只青蛙为了能直接跳入水中,它相对地的跳出初速度v2至少又是多大?
(3)在上述过程中,哪一只青蛙消耗的体能大一些?请简述理由.
参考答案:(1);(2);(3)第一只青蛙消耗的体能大
本题解析:(1)(2)设两次跳出对应青蛙的初速率各是、,木块分别获得反冲速率为、
在第一次跳出过程中,对M和2m系统,根据动量定恒定律,有
? ①
在第二次跳出过程中,对M和m系统,根据动量守恒定律,有
? ②
由平抛运动规律可得? ③
? ④
? ⑤
解得
(3)第一只青蛙消耗的体能? ⑥
第二只青蛙消耗的体能
? ⑦
可见,.
本题难度:一般
4、简答题
(1)小车在运动过程中,弹簧的弹性势能最大值;(8分)
(2)为使小物块不从小车上滑下,车面粗糙部分至少多长?(6分)
?
参考答案:(1)2J(2)0.5m
本题解析:(1)子弹打击小车M,动量守恒。
? 2分
当子弹、小车及小物块三者的速度相同时,弹性势能最大。
?6分
(2)最后三者速度又相同,弹簧的势能为0。
由功能关系得:
s="0.5m?" 6分
本题难度:一般
5、计算题 如图所示,在光滑水平轨道上有一小车质量为2m,它下面用长为L的绳系一质量也为2m的小砂袋,系统原来处于静止。今有以水平速度V0水平射来的质量为m的子弹,它射入砂袋后并不穿出(射入时间极短)而与砂袋一起摆动。不计悬线质量,试求:
(1)子弹射入砂袋过程的发热量Q。
(2)子弹和砂袋能达到的最大高度h。
参考答案:解:(1)机械能转化为内能:?
(2)动量守恒: mV0=(2m+m+2m)V2?
V2=
机械能守恒:?
解得:。
本题解析:
本题难度:一般