1、计算题 如图所示,水平地研上静止放置着物块B和C,相距l=1.0m物块A以速度v0=10m/s沿水平方向与B正碰碰撞后A和B牢固地粘在一起向右运动,并再与C发生正碰,碰后瞬间C的速度v=2.0m/s已知A和B的质量均为m,C的质量为A质量的k倍,物块与地面的动摩擦困数μ=0.45(设碰撞时间很短,g取10m/s2)
(1)计算与C碰撞前瞬间AB的速度;
(2)根据AB与C的碰撞过程分析k的取值范围,并讨论与C碰撞后AB的可能运动方向。
参考答案:解:(1)设物体A、B的质量分别为mA和mB,A与B发生完全非弹性碰撞后的共同速度为v1。
取向右为速度正方向,由动量守恒定律mAv0=(mA+mB)v1 ①
设AB运动到C时的速度为v2,由动能定理
?②
(2)设与C碰撞后AB的速度为v3,碰撞过程中动量守恒,有(mA+mB)v2=(mA+mB)v3+mCv ④
碰撞过程中,应有碰撞前的动能大于或等于碰撞后的动能,即
⑤
由④式,得⑥
联立⑤和⑥式,得k≤6 即:当k=6时,碰撞为弹性碰撞;
当k<6时,碰撞为非弹性碰撞。⑦
碰撞后AB向右运动的速度不能大于C的速度。
由⑥式,得 4 -k≤2k≥2
所以k的合理取值范围是6≥k≥2
综上得到: 当取k=4时,v3=0,即与C碰后AB静止 ⑧
当取4 >k≥2时,v3>0,即与C碰后AB继续向右运动⑨
当取6≥k>4时,v3<0,即碰后AB被反弹向左运动⑩
本题解析:
本题难度:困难
2、选择题 自身质量为M的热气球在离地面高为h的空中静止,内有一质量为m的人若要沿着气球上掉下的软梯缓慢安全下滑到地面,则软梯长至少应为
A.mh/M
B.Mh/m
C.(M+m) h/ m
D.(M+m) h/ M
参考答案:D
本题解析:本题考查动量守恒定律中的平均动量守恒问题
此题为前面习题课中出现过的人船模型,要正确分析物理情景,合理选择物理规律.
设下降过程中,气球上升高度为H,由题意知人下落高度为h.取猴人和气球为系统,系统所受合外力为零,所以在竖直方向动量守恒,由动量守恒定律得:M·H=m·h,解得H=所以软梯长度至少为L=h+H=.
本题难度:一般
3、选择题 下面的实例中,机械能守恒的是
A.小球自由下落,落在竖直弹簧上,将弹簧压缩后又被弹簧弹起来
B.拉着物体沿光滑的斜面匀速上升
C.跳伞运动员张开伞后,在空中匀速下降
D.在水平面上向前滚动的足球
参考答案:A
本题解析:
本题难度:困难
4、选择题 K-介子衰变的方程为:K-→,其中介子和介子带负电,电量为元电荷,介子不带电,一个介子沿垂直于磁场的方向射入匀强磁场中,其轨迹为圆弧AP,衰变后产生的介子的轨迹为圆弧PB,两轨迹在P点相切如图所示,它们的半径之比为2:1.介子的轨迹未画出.由此可知的动量大小与的动量大小之比为(?)
A.1:1
B.1:2
C.1:3
D.1:6
参考答案:C
本题解析:据题意,带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动,在衰变瞬间由于动量守恒有:,据R=mv/qB可得带电粒子动量为mv=qBR,由于和之比为2:1,则有:
:=2:1,所以可以得出=3,则正确选项为C选项。
本题难度:一般
5、计算题 质量M=3kg.足够长的平板车放在光滑的水平面上,在平板车的左端放有一质量m=1kg的小物块(可视为质点),小车左上方的天花板上固定一障碍物A,其下端略高于平板车上表面但能挡住物块,如图所示.初始时,平板车与物块一起以的水平速度向左运动,此后每次物块与A发生碰撞后,速度均反向但大小保持不变,而小车可继续运动,已知物块与小车间的动摩擦因数取,碰撞时间可忽略不计,求:
小题1:与A第一次碰撞后,物块与平板车相对静止时的速率;
小题2:从初始时刻到第二次碰撞后物块与平板车相对静止时,物块相对车发生的位移,
参考答案:
小题1:1m/s
小题2:1.5m
本题解析:
本题难度:一般
Money is a good servant but a bad master. 金钱是个好仆人,又是个坏主人.