滑块问题中的动量和能量.doc

滑块问题中的动量和能量卢宗长1两相同的物体a和b，分别静止在光滑的水平桌面上，因分别受到水平恒力作用，同时开始运动.若b所受的力是a的2倍，经过t时间后，分别用Ia，Wa和Ib，Wb分别表示在这段时间内a和b各自所受恒力的冲量的大小和做功的大小，则AWb=2Wa，Ib=2 IaBWb=4Wa，Ib=2 IaCWb=2 Wa，Ib=4 IaDWb=4 Wa，Ib=4 Ia答：B2如图所示，木块静止在光滑水平面上，子弹A、B从木块两侧同时射入木块，最终都停在木块中，这一过程中木块始终保持静止现知道子弹A射入深度dA大于子弹B射入的深度dB，则可判断A子弹在木块中运动时间tAtBB子弹入射时的初动能EkAEkBC子弹入射时的初速度vAvBD子弹质量mAmB答。BCD3如图所示，光滑水平地面上停着一辆平板车，其质量为2m，长为L，车右端（A点）有一块静止的质量为m的小金属块金属块与车间有摩擦，与中点C为界，AC段与CB段摩擦因数不同现给车施加一个向右的水平恒力，使车向右运动，同时金属块在FACBL车上开始滑动，当金属块滑到中点C时，即撤去这个力已知撤去力的瞬间，金属块的速度为v0，车的速度为2v0，最后金属块恰停在车的左端（B点）如果金属块与车的AC段间的动摩擦因数为1，与CB段间的动摩擦因数为2，求1与2的比值【答案】解：设水平恒力F作用时间为t1对金属块使用动量定理Ff t1=mv0-0即1mgt1=mv0，得t1=对小车有（F-Ff）t1=2m2v00，得恒力F=51mg金属块由AC过程中做匀加速运动，加速度a1=小车加速度金属块与小车位移之差而，所以，从小金属块滑至车中点C开始到小金属块停在车的左端的过程中，系统外力为零，动量守恒，设共同速度为v，由2m2v0+mv0= （2m+m）v，得v=v0由能量守恒有，得所以，V0VOtV0/2t14、质量为M的木板静止在光滑水平面上。一个质量为的小滑块以初速度V0从木板的左端向右滑上木板。滑块和木板的水平速度随时间变化的图象如图所示.某同学根据图象作出如下一些判断：A滑块与木板间始终存在相对运动； B滑块始终未离开木板；C滑块的质量大于木板的质量； D在时刻滑块从木板上滑出。解：从图中可以看出，滑块与木板始终没有达到共同速度，所以滑块与木板间始终存在相对运动；又因木板的加速度较大，所以滑块的质量大于木板的质量；因在t1时刻以后，滑块和木板都做匀速运动，所以在时刻滑块从木板上滑出。即选项ACD正确。5、质量为m的A球以水平速度V与静止在光滑的水平面上的质量为3m的B球正碰，A球的速率变为原来的1/2，则碰后B球的速度是（以V的方向为正方向）.A.V/2, B.V C.V/2 D.V/2错解：设B球碰后速度为V/，由动量守恒定律得：,.分析纠错：碰撞后A球、B球若同向运动，A球速度小于B球速度，显然答案中没有，因此，A球碰撞后方向一定改变，A球动量应m(V/2).由动量守恒定律得：,V/=V/2.6. 如图，一质量为M =1.2kg的物块静止在桌面边缘，桌面离水平地面的高度为h =1.8m。一质量为m=20g的子弹以水平速度v0=100m/s射入物块，在很短的时间内以水平速度10m/s穿出。重力加速度g取10m/s2。求：（1）子弹穿出木块时，木块获得的水平初速度V；（2）木块落地点离桌面边缘的水平距离X。解： （1） mv0=mv+MV V=(mv0-mv)/M =1.5m/s （2） h =gt2 X=Vt X=V=0.9m7.如图所示，在距水平地面高h0.80m的水平桌面一端的边缘放置一个质量m0.80kg的木块B，桌面的另一端有一块质量M=1.0kg的木块A以初速度v0=4.0m/s开始向着木块B滑动，经过时间t=0.80s与B发生碰撞，碰后两木块都落到地面上。木块B离开桌面后落到地面上的D点。设两木块均可以看作质点，它们的碰撞时间极短，且已知D点距桌面边缘的水平距离s=0.60m，木块A与桌面间的动摩擦因数=0.25，重力加速度取g10m/s2。求：Mmv0DshAB（1）两木块碰撞前瞬间，木块A的速度大小；（2）木块B离开桌面时的速度大小；（3）木块A落到地面上的位置与D点之间的距离。解：（1）木块A在桌面上受到滑动摩擦力作用做匀减速运动，根据牛顿第二定律，木块A的加速度 2.5m/s2（1）设两木块碰撞前A的速度大小为v，根据运动学公式，得2.0m/s（2）（2）两木块离开桌面后均做平抛运动，设木块B离开桌面时的速度大小为v2，在空中飞行的时间为t。根据平抛运动规律有：，sv2t（3）解得： 1.5m/s（4）（3）设两木块碰撞后木块A的速度大小为v1，根据动量守恒定律有：（5）解得： =0.80m/s（6）设木块A落到地面过程的水平位移为s，根据平抛运动规律，得 0.32m（7）则木块A落到地面上的位置与D点之间的距离 0.28m （8）AB8如图所示，质量为M的小车A右端固定一根轻弹簧，车静止在光滑水平面上，一质量为m的小物块B从左端以速度v0冲上小车并压缩弹簧，然后又被弹回，回到车左端时刚好与车保持相对静止求整个过程中弹簧的最大弹性势能EP和B相对于车向右运动过程中系统摩擦生热Q各是多少？解，EP=Q=9如图所示，光滑水平面上有一质量M=4.0kg的带有圆弧轨道的平板车，车的上表面是一段长L=1.5m的粗糙水平轨道，水平轨道左侧连一半径R=0.25m 的光滑圆弧轨道,圆弧轨道与水平轨道在O点相切。现将一质量m=1.0kg的小物块（可视为质点）从平板车的右端以水平向左的初速度v0滑上平板车，小物块与水平轨道间的动摩擦因数=0.5。小物块恰能到达圆弧轨道的最高点A。取g=10m/2，求： （1）小物块滑上平板车的初速度v0的大小。 （2）小物块与车最终相对静止时，它距O点的距离。Av0O/OMm （3）若要使小物块最终能到达小车的最右端，则v0要增大到多大？解：（1）平板车和小物块组成的系统水平方向动量守恒，设小物块到达圆弧最高点A时，二者的共同速度，由动量守恒得：由能量守恒得：联立并代入数据解得：（2）设小物块最终与车相对静止时，二者的共同速度，从小物块滑上平板车，到二者相对静止的过程中，由动量守恒得：设小物块与车最终相对静止时，它距O点的距离为。由能量守恒得：联立并代入数据解得：（3）设小滑块最终能到达小车的最右端，v0要增大到，小滑块最终能到达小车的最右端时的速度为，与（2）同理得：联立并代入数据解得：10.竖直平面内的轨道ABCD由水平滑道AB与光滑的四分之一圆弧滑道CD组成AB恰与圆弧CD在C点相切，轨道放在光滑的水平面上，如图所示。一个质量为m的小物块（可视为质点）从轨道的A端以初动能E冲上水平滑道AB，沿着轨道运动，由DC弧滑下后停在水平滑道AB的中点。已知水平滑道AB长为L，轨道ABCD的质量为3m。求：（1）小物块在水平滑道上受到摩擦力的大小。（2）为了保证小物块不从滑道的D端离开滑道，圆弧滑道的半径R至少是多大？（3）若增大小物块的初动能，使得小物块冲上轨道后可以达到最大高度是1.5R，试分析小物块最终能否停在滑道上？解：（1）小物块冲上轨道的初速度设为，vDBCA最终停在AB的中点，跟轨道有相同的速度，设为V在这个过程中，系统动量守恒，有 系统的动能损失用于克服摩擦做功，有 解得摩擦力（2）若小物块刚好到达D处，此时它与轨道有共同的速度（与V相等），在此过程中系统总动能减少转化为内能（克服摩擦做功）和物块的势能，同理，有 解得要使物块不从D点离开滑道，CD圆弧半径至少为（3）设物块以初动能E，冲上轨道