人教版高二物理選修3-5《動(dòng)量守恒定律的應(yīng)用》習(xí)題含答案.doc
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人教版高二物理選修3-5《動(dòng)量守恒定律的應(yīng)用》精選習(xí)題 一、解答題 1.在光滑水平地面上放有一質(zhì)量為帶光滑弧形槽的小車,—個(gè)質(zhì)量為的小鐵塊以速度沿水平槽口滑去,如圖所示,求: (1)鐵塊能滑至弧形槽內(nèi)的最大高度 (設(shè)不會(huì)從左端滑離). (2)鐵塊到最大高度時(shí),小車的速度大?。? (3)當(dāng)鐵塊從右端脫離小車時(shí),鐵塊和小車的速度分別是多少? 2.如圖所示,在光滑的水平面上停放著一輛質(zhì)量為2m平板車C,在車上的左端放有一質(zhì)量為m的小木塊B,在小車的左邊緊靠著一個(gè)固定在豎直平面內(nèi)、半徑為r的光滑圓形軌道,軌道底端的切線水平且與小車的上表面相平?,F(xiàn)有一塊質(zhì)量也為m的小木塊A從圖中圓形軌道的位置處由靜止釋放,然后,滑行到車上立即與小木塊B發(fā)生碰撞,碰撞后兩木塊立即粘在一起向右在動(dòng)摩擦因數(shù)為的平板車上滑行,并與固定在平板車上的水平輕質(zhì)小彈簧發(fā)生作用而被彈回,最后兩個(gè)木塊又回到小車的最左端與車保持相對(duì)靜止,重力加速度為g,求: (1)小木塊A滑到軌道最點(diǎn)低時(shí),對(duì)圓形軌道的壓力; (2)A、B兩小木塊在平板車上滑行的總路程。 3.如圖所示, 是豎直平面內(nèi)固定的光滑絕緣軌道, 水平且足夠長, 是四分之一個(gè)圓周,且其下端與相切.質(zhì)量為的帶正電小球靜止在水平軌道上,質(zhì)量為的帶正電小球從上距水平軌道高為處由靜止釋放,在球進(jìn)入水平軌道之前,由于、兩球相距較遠(yuǎn),相互作用力可認(rèn)為是零, 球進(jìn)入水平軌道后, 、兩球間相互作用視為靜電作用.帶電小球均可視為質(zhì)點(diǎn).已知、兩球始終沒有接觸.重力加速度為.求: (1)、兩球相距最近時(shí), 球的速度. (2)、兩球系統(tǒng)的電勢(shì)能最大值. (3)、兩球最終的速度、的大小. 4.一輕質(zhì)彈簧水平放置,一端固定在A點(diǎn),另一端與質(zhì)量為m的小物塊P接觸但不連接.AB是水平軌道,質(zhì)量也為m的小物塊Q靜止在B點(diǎn),B端與半徑為l的光滑半圓軌道BCD相切,半圓的直徑BD豎直,如圖所示.物塊P與AB間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.5.初始時(shí)PB間距為4l,彈簧處于壓縮狀態(tài).釋放P,P開始運(yùn)動(dòng),脫離彈簧后在B點(diǎn)與Q碰撞后粘在一起沿軌道運(yùn)動(dòng),恰能經(jīng)過最高點(diǎn)D,己知重力加速度g,求: (1)粘合體在B點(diǎn)的速度. (2)初始時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能. 5.如圖所示,水平放置的彈簧左端固定,小物塊(可視為質(zhì)點(diǎn))置于水平桌面上的點(diǎn),并與彈簧右端接觸,此時(shí)彈簧處于原長.現(xiàn)用水平向左的推力將緩慢地推至點(diǎn),此時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能為.撤去推力后, 沿桌面滑上一個(gè)停在光滑水平地面上的長木板上,己知、的質(zhì)量分別為、, 、間的距離, 距桌子邊緣的距離, 與桌面及與間的動(dòng)摩擦因數(shù)都為, 取,求: (1)要使在長木板上不滑出去,長木板至少多長? (2)若長木板的長度為,則滑離木板時(shí), 和的速度各為多大? 6.如圖所示,在豎直面內(nèi)有一個(gè)光滑弧形軌道,其末端水平,且與處于同一豎直面內(nèi)光滑圓形軌道的最低端相切,并平滑連接. 、兩滑塊(可視為質(zhì)點(diǎn))用輕細(xì)繩拴接在一起,在它們中間夾住一個(gè)被壓縮的微小輕質(zhì)彈簧.兩滑塊從弧形軌道上的某一高度由靜止滑下,當(dāng)兩滑塊剛滑入圓形軌道最低點(diǎn)時(shí)拴接兩滑塊的繩突然斷開,彈簧迅速將兩滑塊彈開,其中前面的滑塊沿圓形軌道運(yùn)動(dòng)恰能通過軌道最高點(diǎn).已知圓形軌道的半徑,滑塊的質(zhì)量.滑塊的質(zhì)量,兩滑塊開始下滑時(shí)距圓形軌道底端的高度,重力加速度取,空氣阻力可忽略不計(jì).求: (1)、兩滑塊一起運(yùn)動(dòng)到圓形軌道最低點(diǎn)時(shí)速度的大?。? (2)滑塊被彈簧彈開時(shí)的速度大小. (3)彈簧在將兩滑塊彈開的過程中釋放的彈性勢(shì)能. 7.如圖所示,高的賽臺(tái)固定于地面上,其上表面光滑;質(zhì)量、高、長的小車緊靠賽臺(tái)右側(cè)面(不粘連),放置于光滑水平地面上.質(zhì)量的小物塊從賽臺(tái)頂點(diǎn)由靜止釋放,經(jīng)過點(diǎn)的小曲面無損失機(jī)械能的滑上水平面,再滑上小車的左端.已知小物塊與小車上表面的動(dòng)摩擦因數(shù), ?。? ()求小物塊滑上小車左端時(shí)的速度. ()如果小物塊沒有從小車上滑脫,求小車最短長度. ()若小車長,在距離小車右端處固定有車面等高的豎直擋板(見下圖),小車碰上擋板后立即停止不動(dòng),討論小物塊在小車上運(yùn)動(dòng)過程中,克服摩擦力做功與的關(guān)系. 8.如圖所示,質(zhì)量均為m的物體B、C分別與輕質(zhì)彈簧的兩端相栓接,將它們放在傾角為的光滑斜面上,靜止時(shí)彈簧的形變量為.斜面底端有固定擋板D,物體C靠在擋板D上.將質(zhì)量也為m的物體A從斜面上的某點(diǎn)由靜止釋放,A與B相碰.已知重力加速度為,彈簧始終處于彈性限度內(nèi),不計(jì)空氣阻力.求: (1)彈簧的勁度系數(shù); (2)若A與B相碰后粘連在一起開始做簡諧運(yùn)動(dòng),當(dāng)A與B第一次運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí),C對(duì)擋板D的壓力恰好為零,求C對(duì)擋板D壓力的最大值. (3)若將A從另一位置由靜止釋放,A與B相碰后不粘連,但仍立即一起運(yùn)動(dòng),且當(dāng)B第一次運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí),C對(duì)擋板D的壓力也恰好為零.已知A與B相碰后彈簧第一次恢復(fù)原長時(shí)B的速度大小為,求相碰后A第一次運(yùn)動(dòng)達(dá)到的最高點(diǎn)與開始靜止釋放點(diǎn)之間的距離. 11 答案詳細(xì)解析 1.(1) (2) (3) 【解析】(1)、(2)鐵塊滑至最高處時(shí),有共同速度,由動(dòng)量守恒定律得① 則: 由能量守恒定律得: ,② 由①②計(jì)算得出: . (3)鐵塊從小車右端滑離小車時(shí),小車的速度最大為,此時(shí)鐵塊速度為,由動(dòng)量守恒定律得: ③ 由能量守恒定律得④, 由③④計(jì)算得出: , 。 2.(1) (2) 【解析】(1)木塊A從軌道圖中位置滑到最低點(diǎn)的過程中機(jī)械能守恒,由機(jī)械能守恒定律得: 在最低點(diǎn)時(shí),對(duì)A由牛頓第二定律得: 解得:F=2mg 根據(jù)牛頓第三定律可得木塊對(duì)軌道的壓力: ,負(fù)號(hào)表示方向豎直向下 (2)在小木塊A與B碰撞過程系統(tǒng)動(dòng)量守恒,以向右為正方向,由動(dòng)量守恒定律得: 然后一起運(yùn)動(dòng)直到將彈簧壓縮到最短的過程中系統(tǒng)動(dòng)量守恒,以向右為正方向,由動(dòng)量守恒定律得: 在這個(gè)過程中,由能量守恒定律得: 對(duì)于從彈簧壓縮到最短到兩木塊滑到小車左端的過程,由能量守恒定律得: 摩擦產(chǎn)生的熱量: 聯(lián)立解得: 3.(1).(2).(3). 【解析】()對(duì)球下滑的過程,由動(dòng)能定律得: 解得 當(dāng)、相距最近時(shí),兩球速度相等,由動(dòng)量守恒定律可得: ,解得: ()當(dāng)、相距最近時(shí), 、兩球系統(tǒng)的電勢(shì)能最大,由能量守恒定律得: 解得: 。 ()最終兩球間距離足夠遠(yuǎn),兩球系統(tǒng)的電勢(shì)能可認(rèn)為是零,由動(dòng)量守恒定律可得: . 由能量守恒定律可得: . 聯(lián)立解得: . 4.(1) .(2)12mgl. 【解析】(1)物塊P恰好能夠到達(dá)D點(diǎn)時(shí),由重力提供向心力,由牛頓第二定律有: mg=m 可得:vD= 從B到D,由機(jī)械能守恒定律得: 2mgl+mvD2=mvB2 得: (2)P與Q碰撞的過程時(shí)間短,水平方向的動(dòng)量守恒,選取向右為正方向,設(shè)碰撞前P的速度為v,則:mv=2mvB P從開始釋放到到達(dá)Q的過程中,彈簧的彈力對(duì)P做正功,地面的摩擦力對(duì)P做負(fù)功,由功能關(guān)系得: 聯(lián)立得:EP=12mgl 5.(1) (2) 【解析】(1)小物塊從點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)的過程中,根據(jù)能量守恒定律得: ,計(jì)算得出: , 若小物塊滑到木板右端時(shí)與長木板具有共同速度,所對(duì)應(yīng)的長木板具有最小的長度Lm,系統(tǒng)動(dòng)量守恒,以向右為正方向,由動(dòng)量守恒定律得: ,由能量守恒定律得: ,計(jì)算得出: , ; (2)設(shè)小物塊滑離木板時(shí),它們的速度分別為和,以向右為正方向,由動(dòng)量守恒定律得: ,由能量定律得: ,計(jì)算得: , ((舍去)不合題意,舍去) 因此小物塊滑離木板時(shí),它們的速度分別為: , . 6.(1).(2).(3). 【解析】(1)設(shè)滑塊和運(yùn)動(dòng)到圓形軌道最低點(diǎn)速度為,對(duì)滑塊和下滑到圓形軌道和最低點(diǎn)的過程,根據(jù)動(dòng)能定理,有, 解得. (2)設(shè)滑塊恰能通過圓形軌道最高點(diǎn)時(shí)的速度大小為,根據(jù)牛頓第二定律有. 設(shè)滑塊在圓形軌道最低點(diǎn)被彈出時(shí)的速度為,對(duì)于滑塊從圓形軌道最低點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)的過程,根據(jù)機(jī)械能守恒定律,有,代入數(shù)據(jù)聯(lián)立解得: . (3)對(duì)于彈簧將兩滑塊彈開的過程, 、兩滑塊所組成的系統(tǒng)水平方向動(dòng)量守恒,設(shè)滑塊被彈出時(shí)的速度為,根據(jù)動(dòng)量守恒定律,有, 解得. 設(shè)彈簧將兩滑塊彈開的過程中釋放的彈性勢(shì)能為,對(duì)于彈開兩滑塊的過程,根據(jù)機(jī)械能守恒定律,有. 解得: . 7.();(), , ;()見解析 【解析】試題分析:物塊從P到A過程機(jī)械能守恒,應(yīng)用機(jī)械能守恒定律可以求出速度.物塊與小車系統(tǒng)動(dòng)量守恒,應(yīng)用動(dòng)量守恒定律與能量守恒定律可以求出車的長度.根據(jù)S與小車位移的關(guān)系,應(yīng)用動(dòng)能定理求出摩擦力的功與S的關(guān)系. ()由機(jī)械能守恒定律得: 代入數(shù)據(jù)計(jì)算得出: ,根據(jù)題意可以知道,小物塊滑上小車左端時(shí)的速度; ()取小車最短長度時(shí),小物塊剛好在小車右端共速為. 以向右為正方向,由動(dòng)量守恒定律得: ; 相對(duì)運(yùn)動(dòng)過程中系統(tǒng)的能量守恒,有: ; 聯(lián)立并代入已知數(shù)據(jù)計(jì)算得出: , ; ()設(shè)共速時(shí)小車位移,物塊對(duì)地位移,分別對(duì)小車和物塊由動(dòng)能定理可以知道, ,代入數(shù)據(jù)計(jì)算得出: , ; ①若小物塊將在小車上繼續(xù)向右做初速度為的勻減速運(yùn)動(dòng),距離車尾位移為,設(shè)減速到位移為,則: ,可得: ,則小物塊在車上飛出去, ,代入數(shù)據(jù)計(jì)算得出: ; ②若,小物塊全程都受摩擦力作用,則 ,代入數(shù)據(jù)計(jì)算得出: ; 8.(1),(2)3mg,(3). 【解析】(1)物體B靜止時(shí),彈簧形變量為x0,彈簧的彈力,物體B受力如圖所示 由平衡條件得: 解得:彈簧的勁度系數(shù) (2)A與B碰后一起做簡諧運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí),物體C對(duì)擋板D的壓力最小為0 則對(duì)C,彈簧彈力: 對(duì)A、B,回復(fù)力最大: 由簡諧運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱性,可知A與B碰后一起做簡諧運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí),回復(fù)力也最大 即,此時(shí)物體C對(duì)擋板D的壓力最大 對(duì)物體A、B有: 則彈簧彈力: 對(duì)物體C,設(shè)擋板D對(duì)物體C的彈力為N 則: 由牛頓第三定律可知,物體C對(duì)擋板D的壓力大?。? 物體C對(duì)擋板D壓力的最大值為 (3)設(shè)物體A釋放時(shí)A與B之間距離為x,A與B相碰前物體A速度的大小為 對(duì)物體A,從開始下滑到A、B相碰前的過程,由機(jī)械能守恒定律得: 解得: ① 設(shè)A與B相碰后兩物體共同速度的大小為,A與B發(fā)生碰撞的過程動(dòng)量守恒 以碰前A的速度方向?yàn)檎较颍蓜?dòng)量守恒定律得: 解得: ② 物體B靜止時(shí)彈簧的形變量為,設(shè)彈性勢(shì)能為,從A、B開始?jí)嚎s彈簧到彈簧第一次恢復(fù)原長的過程 由機(jī)械能守恒定律得: ③ 當(dāng)彈簧第一次恢復(fù)原長時(shí)A、B恰好分離,設(shè)分離后物體A還能沿斜面上升的距離為 對(duì)物體A,從與B分離到最高點(diǎn)的過程,機(jī)械能守恒,由機(jī)械能守恒定律得: 解得: 對(duì)物體B、C和彈簧所組成的系統(tǒng),物體B運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)速度為0 物體C恰好離開擋板D,此時(shí)彈簧的伸長量也為,彈簧的彈性勢(shì)能也為 從A、B分離到B運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)的過程,由機(jī)械能守恒定律得: 解得: ④ 由①②③④解得: 由幾何關(guān)系可得,物體A第一次運(yùn)動(dòng)達(dá)到的最高點(diǎn)與開始靜止釋放點(diǎn)之間的距離:- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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