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1、计算题 光滑水平地面上停放着甲、乙两辆相同的平板车,一根轻绳跨过乙车的定滑轮(不计定滑轮的质量和摩擦),绳的一端与甲车相连,另一端被甲车上的人拉在手中,已知每辆车和人的质量均为30 kg,两车间的距离足够远,现在人用力拉绳,两车开始相向运动,人与甲车保持相对静止,当乙车的速度为0.5 m/s 时,停止拉绳。求:
(1)人在拉绳过程做了多少功?
(2)若人停止拉绳后,至少以多大速度立即从甲车跳到乙车才能使两车不发生碰撞?

参考答案:解:(1)设甲、乙两车和人的质量分别为m甲,m乙和m人,停止拉绳时甲车的速度为v甲,乙车的速度为v乙,由动量守恒定律得
(m甲+m人)v甲=m乙v乙
求得v甲=0.25 m/s
由功与能的关系可知,人拉绳过程做的功等于系统动能的增加量
W=
(m甲+m人)v甲2+
m乙v乙2=5.625 J
(2)设人跳离甲车时人的速度为v人,人离开甲车前后由动量守恒定律得
(m甲+m人)v甲=m甲v甲"+m人v人
人跳到乙车时:m人v人-m乙v乙=(m人+m乙)v"乙
v"甲=v"乙
代入得:v人=0.5 m/s
当人跳离甲车的速度大于或等于0.5 m/s时,两车才不会相撞
本题解析:
本题难度:一般
2、计算题 如图7-26所示,物块质量m=4kg,以速度v=2m/s水平滑上一静止的平板车上,平板车质量M=16kg,物块与平板车之间的动摩擦因数μ=0.2,其他摩擦不计(
),求:
(1)物块相对平板车静止时,物块的速度;(2)物块在平板车上滑行的时间;
(3)物块在平板车上滑行的距离,要使物块在平板车上不滑下,平板车至少多长?
参考答案:(1)0.4m/s(2)
(3)
本题解析:解:物块滑下平板车后,在车对它的摩擦力作用下开始减速,车在物块对它的摩擦力作用下开始加速,当二者速度相等时,物块相对平板车静止,不再发生相对滑动。
(1)物块滑上平板车的过程中,二者组成的系统动量守恒,取v 的方向为正方向。mv=(M+m)v′,
,即物块相对平板车静止时,物块速度为0.4m/s。
(2)由动量定理
,
(3)物块在平板车上滑行时,二者都做匀变速直线运动,且运动时间相同,因此,对物块
,对板车
,物块在板车上滑行的距离
,要使物块在平板车上不滑下,平板车至少长0.8m。
本题考查的是对动量守恒定律和动量定理问题的应用,根据动量守恒定律可求出物块相对平板车静止时的速度,再由动量定理得到时间;由匀变速直线运动的特点,可得结果。
本题难度:简单
3、选择题 在做“验证动量守恒定律”实验中,关于小球落点的下列说法中正确的是(?)
A.如果小球每一次都从同一点无初速释放,重复几次的落点应当是重合的
B.由于偶然因素存在,重复操作时小球的落点不重合是正常的,但落点应当比较密集
C.测定P点位置时,如果重复10次的落点分别为P1、P2、P3…P10,则OP应取OP1、OP2、OP3…OP10的平均值,即OP=(OP1+OP2+…+OP10)/10
D.用半径尽量小的圆把P1、P2、P3…P10圈住,这个圆的圆心就是入射球落点的平均位置P
参考答案:BD
本题解析:用尽可能小的圆把这些落点圈住,圆心就是这些落点的平均位置,这样能尽可能地减小误差.
本题难度:简单
4、选择题 载人气球开始静止于高h的高空,气球质量为M,人的质量为m.若人沿绳梯滑至地面,则绳梯的长度至少为( )
A.
B.
C.
D.

参考答案:气球和人开始静止于空中,说明系统所受合力为零,故人下滑过程中系统动量守恒,人着地时,绳梯至少应触及地面,因为人下滑过程中,人和气球任意时刻的动量大小都相等,所以整个过程中系统平均动量守恒.
设绳梯长为l,人沿绳梯滑至地面的时间为t,以向上为正方向.
由图可看出,气球对地移动的平均速度为l-ht,人对地移动的平均速度为-ht.
由动量守恒定律,有 Ml-ht-mht=0
解得l=M+mMh
故选D
本题解析:
本题难度:简单
5、简答题
⑴求两人共同沿圆柱面上滑的最大高度;
⑵求当两人再次回到圆柱面最低点时,他们对轨道压力的大小;
⑶当两人再次回到圆柱面最低点的瞬间乙用力将甲推出,若乙将甲推出后自身恰能到达轨道最高点C,求乙将甲推出过程所做的功。
?
参考答案:(1)
(2)
本题解析:⑴设甲下滑到最低点时速度大小为
,甲、乙获得的共同速度大小为
,甲下滑过程机械能守恒,有:
?①
甲、乙获得共同速度的过程,甲、乙组成的系统水平方向动量守恒
?②
甲、乙一起上滑的过程机械能守恒,有:
?③
联立以上各式解得:
?④
⑵甲、乙再次回到最低点时,他们的速度大小仍为
,根据牛顿第二定律得:
?⑤
联立以上各式解得:
?⑥
⑶由于乙将甲推出后自身恰能到达轨道最高点C,则乙将甲推出后的速度大小应为v0,设甲被乙推出后的速度为v2,由甲、乙组成的系统水平方向动量守恒,得:
?⑦
由功能关系得,乙将甲推出过程所做的功:
?⑧
联立①③④⑦解得:
?⑨
本题难度:一般