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12.如圖26所示,質(zhì)量m的子彈以v0初速度水平射入放在光滑水平面上質(zhì)量M的木塊.子彈射入木塊d深度后便隨木塊一起運(yùn)動(dòng),試求木塊對(duì)子彈平均阻力的大。
圖26
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14.氣功碎石表演中,質(zhì)量 的石板壓在演員身上,另一個(gè)演員舉起質(zhì)量 的鐵錘,使勁地向石板咂去的瞬間,石板被砸碎了,而演員安然無(wú)恙,試通過(guò)分析和必要的理論計(jì)算來(lái)說(shuō)明其中的奧妙。
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15.在小河上有一座小木橋,一演員攜帶兩個(gè)演出用的鐵球,其總重力正好略大于橋的最大負(fù)荷量,為了能一次完成過(guò)橋,有人提出讓演員象演出一樣將兩球拋起并保證任何時(shí)刻至多只有一個(gè)小球在手中,這樣一邊拋球一邊過(guò)河,如圖28所示,問(wèn)他這樣能否安全過(guò)去?
圖28
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16. 自動(dòng)稱米機(jī)已被許多大糧店廣泛使用.買(mǎi)者認(rèn)為:因?yàn)槊琢髀涞饺萜髦袝r(shí)有向下的沖力不劃算;賣(mài)者則認(rèn)為:當(dāng)預(yù)定米的質(zhì)量數(shù)滿足時(shí),自動(dòng)裝置即刻切斷米流時(shí),此刻尚有一些米仍在空中,這些米間多給買(mǎi)者的,因而雙方爭(zhēng)執(zhí)起來(lái),究竟哪方說(shuō)得對(duì)而劃算呢?(原理如圖29)
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物理考點(diǎn)預(yù)測(cè)(6)動(dòng)量.files/image124.gif)
圖29
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17.在納米技術(shù)中需要移動(dòng)或修補(bǔ)原子,必須使在不停地做熱運(yùn)動(dòng)(速率約為幾百米每秒)的原子幾乎靜止下來(lái)且能在一個(gè)小的空間區(qū)域內(nèi)停留一段時(shí)間,為此發(fā)明了“激光致冷”技術(shù)。若把原子和入射光子分別類(lèi)比為一輛小車(chē)和一個(gè)小球,則“激光致冷”與下述力學(xué)模型很類(lèi)似:一輛質(zhì)量為m的小車(chē)(一側(cè)固定一輕彈簧),以如圖27所示速度v0水平向右運(yùn)動(dòng),一個(gè)動(dòng)量大小為p,質(zhì)量可以忽略的小球水平向左射入小車(chē)并壓縮彈簧至最短,接著被鎖定一段時(shí)間△T,再解除鎖定后使小球以大小相同的動(dòng)量p水平向右彈出,緊接著不斷重復(fù)上述過(guò)程,最終小車(chē)停下來(lái)。設(shè)地面和車(chē)廂均光滑,除鎖定時(shí)間△T外,不計(jì)小球在小車(chē)上運(yùn)動(dòng)和彈簧壓縮、伸長(zhǎng)時(shí)間,求:
(1)小球第一次入射后再?gòu)棾鰰r(shí),小車(chē)速度大小和這一過(guò)程 中小車(chē)動(dòng)能的減少量;
(2)從小球第一次入射開(kāi)始到小車(chē)停止運(yùn)動(dòng)所經(jīng)歷的時(shí)間。
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高考真題 1.【解析】設(shè)物體的質(zhì)量為m,t0時(shí)刻受盒子碰撞獲得速度v,根據(jù)動(dòng)量守恒定律 3t0時(shí)刻物體與盒子右壁碰撞使盒子速度又變?yōu)関0,說(shuō)明碰撞是彈性碰撞 物理考點(diǎn)預(yù)測(cè)(6)動(dòng)量.files/image130.gif) 聯(lián)立以上兩式解得 m=M
(也可通過(guò)圖象分析得出v0=v,結(jié)合動(dòng)量守恒,得出正確結(jié)果) 【答案】m=M 2.【解析】由動(dòng)量守恒定律和能量守恒定律得: 物理考點(diǎn)預(yù)測(cè)(6)動(dòng)量.files/image136.gif)
解得:物理考點(diǎn)預(yù)測(cè)(6)動(dòng)量.files/image138.gif) 炮彈射出后做平拋,有: 物理考點(diǎn)預(yù)測(cè)(6)動(dòng)量.files/image142.gif) 解得目標(biāo)A距炮口的水平距離為:物理考點(diǎn)預(yù)測(cè)(6)動(dòng)量.files/image144.gif) 同理,目標(biāo)B距炮口的水平距離為:
物理考點(diǎn)預(yù)測(cè)(6)動(dòng)量.files/image146.gif)
解得:物理考點(diǎn)預(yù)測(cè)(6)動(dòng)量.files/image148.gif) 【答案】物理考點(diǎn)預(yù)測(cè)(6)動(dòng)量.files/image148.gif) 3.【解析】(1)P1滑到最低點(diǎn)速度為 ,由機(jī)械能守恒定律有: 解得:物理考點(diǎn)預(yù)測(cè)(6)動(dòng)量.files/image154.gif)
P1、P2碰撞,滿足動(dòng)量守恒,機(jī)械能守恒定律,設(shè)碰后速度分別為 、物理考點(diǎn)預(yù)測(cè)(6)動(dòng)量.files/image158.gif) 物理考點(diǎn)預(yù)測(cè)(6)動(dòng)量.files/image162.gif)
解得: =5m/s P2向右滑動(dòng)時(shí),假設(shè)P1保持不動(dòng),對(duì)P2有: (向左) 對(duì)P1、M有: 物理考點(diǎn)預(yù)測(cè)(6)動(dòng)量.files/image170.gif) 此時(shí)對(duì)P1有: ,所以假設(shè)成立。 (2)P2滑到C點(diǎn)速度為 ,由 得物理考點(diǎn)預(yù)測(cè)(6)動(dòng)量.files/image177.gif) P1、P2碰撞到P2滑到C點(diǎn)時(shí),設(shè)P1、M速度為v,對(duì)動(dòng)量守恒定律: 解得:物理考點(diǎn)預(yù)測(cè)(6)動(dòng)量.files/image181.gif)
對(duì)P1、P2、M為系統(tǒng):物理考點(diǎn)預(yù)測(cè)(6)動(dòng)量.files/image183.gif) 代入數(shù)值得:物理考點(diǎn)預(yù)測(cè)(6)動(dòng)量.files/image185.gif) 滑板碰后,P1向右滑行距離:物理考點(diǎn)預(yù)測(cè)(6)動(dòng)量.files/image187.gif) P2向左滑行距離:物理考點(diǎn)預(yù)測(cè)(6)動(dòng)量.files/image189.gif) 所以P1、P2靜止后距離:物理考點(diǎn)預(yù)測(cè)(6)動(dòng)量.files/image191.gif) 【答案】(1) (2)物理考點(diǎn)預(yù)測(cè)(6)動(dòng)量.files/image193.gif) 4.【解析】(1)P1經(jīng)t1時(shí)間與P2碰撞,則
P1、P2碰撞,設(shè)碰后P2速度為v2,由動(dòng)量守恒:物理考點(diǎn)預(yù)測(cè)(6)動(dòng)量.files/image197.gif) 解得 (水平向左) (水平向右) 碰撞后小球P1向左運(yùn)動(dòng)的最大距離:
又:物理考點(diǎn)預(yù)測(cè)(6)動(dòng)量.files/image205.gif) 解得:物理考點(diǎn)預(yù)測(cè)(6)動(dòng)量.files/image207.gif) 所需時(shí)間:物理考點(diǎn)預(yù)測(cè)(6)動(dòng)量.files/image209.gif) (2)設(shè)P1、P2碰撞后又經(jīng) 時(shí)間在OB區(qū)間內(nèi)再次發(fā)生碰撞,且P1受電場(chǎng)力不變,由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式,以水平向右為正: 則: 解得: (故P1受電場(chǎng)力不變) 對(duì)P2分析:物理考點(diǎn)預(yù)測(cè)(6)動(dòng)量.files/image219.gif) 所以假設(shè)成立,兩球能在OB區(qū)間內(nèi)再次發(fā)生碰撞。 5.【解析】從兩小球碰撞后到它們?cè)俅蜗嘤,小球A和B的速度大小保持不變。根據(jù)它們通過(guò)的路程,可知小球B和小球A在碰撞后的速度大小之比為4┱1。 設(shè)碰撞后小球A和B 的速度分別為 和 ,在碰撞過(guò)程中動(dòng)量守恒,碰撞前后動(dòng)能相等,有 ………… ① ………… ② 聯(lián)立以上兩式再由 ,可解出 m1∶m2=2∶1 【答案】2∶1 6.【解析】⑴碰后B上擺過(guò)程機(jī)械能守恒,可得 。 ⑵兩球發(fā)生彈性碰撞過(guò)程系統(tǒng)動(dòng)量守恒,機(jī)械能守恒。設(shè)與B碰前瞬間A的速度是v0,有2mv0=2mvA+mvB, ,可得vA= v0/3,vB=
4v0/3,因此 ,同時(shí)也得到 。 ⑶先由A平拋的初速度vA和水平位移L/2,求得下落高度恰好是L。即兩球碰撞點(diǎn)到水平面的高度是L。A離開(kāi)彈簧時(shí)的初動(dòng)能可以認(rèn)為就等于彈性力對(duì)A做的功。A離開(kāi)彈簧上升的全過(guò)程用機(jī)械能守恒: ,解得W= 物理考點(diǎn)預(yù)測(cè)(6)動(dòng)量.files/image241.gif) 【答案】(1) (2)W= 7.【解析】此題是單個(gè)質(zhì)點(diǎn)碰撞的多過(guò)程問(wèn)題,既可以用動(dòng)能定理與動(dòng)量定理求解,也可以用力與運(yùn)動(dòng)關(guān)系與動(dòng)量求解.設(shè)小物塊從高為h處由靜止開(kāi)始沿斜面向下運(yùn)動(dòng),到達(dá)斜面底端時(shí)速度為v。
由動(dòng)能定理得
① 以沿斜面向上為動(dòng)量的正方向。按動(dòng)量定理,碰撞過(guò)程中擋板給小物塊的沖量 ②
設(shè)碰撞后小物塊所能達(dá)到的最大高度為h’,則 ③
同理,有 ④ ⑤
式中,v’為小物塊再次到達(dá)斜面底端時(shí)的速度,I’為再次碰撞過(guò)程中擋板給小物塊的沖量。由①②③④⑤式得 ⑥式中 ⑦
由此可知,小物塊前4次與擋板碰撞所獲得的沖量成等比級(jí)數(shù),首項(xiàng)為 ⑧總沖量為 ⑨ 由 ( ⑩得 ⑾ 代入數(shù)據(jù)得 N?s
【答案】 N?s 8.【解析】此題開(kāi)始的繩連的系統(tǒng),后粘合變成了小球單個(gè)質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題(1)對(duì)系統(tǒng),設(shè)小球在最低點(diǎn)時(shí)速度大小為v1,此時(shí)滑塊的速度大小為v2,滑塊與擋板接觸前由系統(tǒng)的機(jī)械能守恒定律:mgl = mv12 +mv22① 由系統(tǒng)的水平方向動(dòng)量守恒定律:mv1 = mv2② 對(duì)滑塊與擋板接觸到速度剛好變?yōu)榱愕倪^(guò)程中,擋板阻力對(duì)滑塊的沖量為:I =
mv2③ 聯(lián)立①②③解得I = m 方向向左④ (2)小球釋放到第一次到達(dá)最低點(diǎn)的過(guò)程中,設(shè)繩的拉力對(duì)小球做功的大小為W,對(duì)小球由動(dòng)能定理:mgl+W = mv12⑤ 聯(lián)立①②⑤解得:W =-mgl,即繩的拉力對(duì)小球做負(fù)功,大小為mgl 。 【答案】(1)I = m 方向向左;(2)mgl 9.【解析】(1)設(shè)B在繩被拉斷后瞬間的速度為 ,到達(dá)C點(diǎn)時(shí)的速度為 ,有 (1) (2)
代入數(shù)據(jù)得
(3) (2)設(shè)彈簧恢復(fù)到自然長(zhǎng)度時(shí)B的速度為 ,取水平向右為正方向,有 (4)
(5)
代入數(shù)據(jù)得 其大小為4NS (6) (3)設(shè)繩斷后A的速度為 ,取水平向右為正方向,有 (7) 代入數(shù)據(jù)得物理考點(diǎn)預(yù)測(cè)(6)動(dòng)量.files/image291.gif)
【答案】(1) 。ǎ玻4NS (3)物理考點(diǎn)預(yù)測(cè)(6)動(dòng)量.files/image291.gif) 10.【解析】設(shè)擺球A、B的質(zhì)量分別為 、 ,擺長(zhǎng)為l,B球的初始高度為h1,碰撞前B球的速度為vB.在不考慮擺線質(zhì)量的情況下,根據(jù)題意及機(jī)械能守恒定律得
①
②
設(shè)碰撞前、后兩擺球的總動(dòng)量的大小分別為P1、P2。有 P1=mBvB ③ 聯(lián)立①②③式得
④
同理可得
⑤
聯(lián)立④⑤式得
代入已知條件得
由此可以推出 ≤4%
所以,此實(shí)驗(yàn)在規(guī)定的范圍內(nèi)驗(yàn)證了動(dòng)量守恒定律。 【答案】 ≤4% 名校試題 1.【解析】(1)M靜止時(shí),設(shè)彈簧壓縮量為l0,則Mg=kl0 ① 速度最大時(shí),M、m組成的系統(tǒng)加速度為零,則 (M+m)g-k(l0+l1)=0 ②- 聯(lián)立①②解得:k=50N/m ③
[或:因M初位置和速度最大時(shí)都是平衡狀態(tài),故mg=kl1,解得:k=50N/m] (2)m下落h過(guò)程中,mgh= mv02 ④- m沖擊M過(guò)程中, m v0=(M+m)v ⑤- 所求過(guò)程的彈性勢(shì)能的增加量:ΔE=(M+m)g(l1+l2)+ (M+m)v2 ⑥ 聯(lián)立④⑤⑥解得:ΔE=0.66J ⑦ (用彈性勢(shì)能公式計(jì)算的結(jié)果為ΔE=0.65J也算正確) 【答案】ΔE=0.66J 2.【解析】①根據(jù)圖象可知,物體C與物體A相碰前的速度為:v1=6m/s 相碰后的速度為:v2=2m/s 根據(jù)定量守恒定律得: … 解得:m3=2.0kg ②規(guī)定向左的方向?yàn)檎较颍诘?.0s和第15s末物塊A的速度分別為: v2=2m/s,v3=-2m/s 所以物塊A的動(dòng)量變化為:物理考點(diǎn)預(yù)測(cè)(6)動(dòng)量.files/image315.gif) 即在5.0s到15s的時(shí)間內(nèi)物塊A動(dòng)量變化的大小為:16kg?m/s 方向向右 【答案】(1)m3=2.0kg
(2)16kg?m/s 方向向右 3.【解析】(1)設(shè)第一顆子彈進(jìn)入靶盒A后,子彈與靶盒的共內(nèi)速度為 。 根據(jù)碰撞過(guò)程系統(tǒng)動(dòng)量守恒,有: 設(shè)A離開(kāi)O點(diǎn)的最大距離為 ,由動(dòng)能定理有: 解得: (2)根據(jù)題意,A在的恒力F的作用返回O點(diǎn)時(shí)第二顆子彈正好打入,由于A的動(dòng)量與第二顆子彈動(dòng)量大小相同,方向相反,故第二顆子彈打入后,A將靜止在O點(diǎn)。設(shè)第三顆子彈打入A后,它們的共同速度為 ,由系統(tǒng)動(dòng)量守恒得: 。2分) 設(shè)A從離開(kāi)O點(diǎn)到又回到O點(diǎn)所經(jīng)歷的時(shí)間為t,取碰后A運(yùn)動(dòng)的方向?yàn)檎较颍蓜?dòng)量定理得: 解得: (3)從第(2)問(wèn)的計(jì)算可以看出,第1、3、5、……(2n+1)顆子彈打入A后,A運(yùn)動(dòng)時(shí)間均為 故總時(shí)間 【答案】(1) (2) (3)物理考點(diǎn)預(yù)測(cè)(6)動(dòng)量.files/image334.gif) 4.【解析】對(duì)A、B、C整體,從C以v0滑上木塊到最終B、C達(dá)到共同速度V, 其動(dòng)量守恒既:m v0=2mV1+3mv 1.8=2V1+3×0.4 V1=0.3m/s
對(duì)A、B、C整體,從C以v0滑上木塊到C以V2剛離開(kāi)長(zhǎng)木板, 此時(shí)A、B具有共同的速度V1。其動(dòng)量守恒即:m v0=mV2+4mv1 1.8=V2+4×0.3 V2=0.6m/s 【答案】 (1)V1=0.3m/s (2)
V2=0.6m/s 5.【解析】(1)B與A碰撞前速度由動(dòng)能定理 得 B與A碰撞,由動(dòng)量守恒定律
得 碰后到物塊A、B運(yùn)動(dòng)至速度減為零,彈簧的最大彈性勢(shì)能 (2)設(shè)撤去F后,A、B一起回到O點(diǎn)時(shí)的速度為 ,由機(jī)械能守恒得 返回至O點(diǎn)時(shí),A、B開(kāi)始分離,B在滑動(dòng)摩擦力作用下向左作勻減速直線運(yùn)動(dòng),設(shè)物塊B最終離O點(diǎn)最大距離為x 由動(dòng)能定理得:
【答案】(1) (2)物理考點(diǎn)預(yù)測(cè)(6)動(dòng)量.files/image354.gif) 6.【解析】設(shè)小車(chē)初速度為V0,A與車(chē)相互作用摩擦力為f, 第一次碰后A與小車(chē)相對(duì)靜止時(shí)速為 V1,由動(dòng)量守恒, 得 mAV0-mBV0=(mA+mB)V1 由能量守恒,得 mAV02+ mBV02=f? L+ (mA+mB)V12… 圖14 多次碰撞后,A停在車(chē)右端,系統(tǒng)初動(dòng)能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,由能量守恒,得 fL= (mA+mB)V02… 聯(lián)系以上三式,解得:(mA+mB)2=4(mA-mB)2 = ∴mA=3mB 【答案】mA=3mB 7.【解析】(1)當(dāng)B離開(kāi)墻壁時(shí),A的速度為v0,由機(jī)械能守恒有
mv02=E
解得 v0=
(2)以后運(yùn)動(dòng)中,當(dāng)彈簧彈性勢(shì)能最大時(shí),彈簧達(dá)到最大程度時(shí),A、B速度相等,設(shè)為v,由動(dòng)量守恒有 2mv=mv0 解得
v=物理考點(diǎn)預(yù)測(cè)(6)動(dòng)量.files/image361.gif) (3)根據(jù)機(jī)械能守恒,最大彈性勢(shì)能為
Ep= mv02- 2mv2= E
【答案】(1)v0= (2)v=物理考點(diǎn)預(yù)測(cè)(6)動(dòng)量.files/image361.gif) (3)Ep= E 8.【解析】設(shè)子彈的質(zhì)量為m,木塊的質(zhì)量為M,子彈射出槍口時(shí)的速度為v0。 第一顆子彈射入木塊時(shí),動(dòng)量守恒 物理考點(diǎn)預(yù)測(cè)(6)動(dòng)量.files/image365.gif) 木塊帶著子彈做平拋運(yùn)動(dòng) 物理考點(diǎn)預(yù)測(cè)(6)動(dòng)量.files/image369.gif) 第二顆子彈射入木塊時(shí),動(dòng)量守恒 物理考點(diǎn)預(yù)測(cè)(6)動(dòng)量.files/image371.gif) 木塊帶著兩顆子彈做平拋運(yùn)動(dòng) 物理考點(diǎn)預(yù)測(cè)(6)動(dòng)量.files/image369.gif) 聯(lián)立以上各式解得 物理考點(diǎn)預(yù)測(cè)(6)動(dòng)量.files/image375.gif) 【答案】物理考點(diǎn)預(yù)測(cè)(6)動(dòng)量.files/image375.gif) 9.【解析】
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