高中物理力学经典例题集锦(1)

1、高中物理典型例题集锦机械构件1.如图9-1所示，一块质量为M=3公斤的木板搁在一个光滑的水平面上，一块质量为M=1公斤的小铁块放在木板的右端。现在，铁块被给予水平向左速度V0=4m/s，在板上滑动，与固定在板左端的水平轻弹簧碰撞，然后返回，并在板右端停止，从而在铁块与弹簧碰撞期间获得最大弹性势能。分析和解决方法：在铁块运动的整个过程中，系统的动量是守恒的，所以当弹簧压缩最大，铁块停在木板右端时，系统的一般速度(铁块的速度与木板的速度相同)可以用动量守恒定律来计算。铁块相对于木板往复运动时，系统的总机械能损失等于摩擦力和相对运动距离的乘积。能量关系可分别用于求解两个过程的方程。当弹簧压缩最大且铁

2、块分别停在木板的右端时，让系统速度为V和V。根据动量守恒，MV0=(M M)V=(M M)V，所以V=V=MV0/(M M M)=1 x4/(31)=1m/s当铁块刚在板上移动时，系统的总动能为EK=mV02=0.5X1X16=8J系统的总动能为：埃克=(男)V2=0.5X(3 1)X1=2J铁块在相对木板往复运动过程中克服摩擦力f的功如下：Wf=f2L=EK-EK=8-2=6J从铁块运动开始到弹簧最大压缩，系统的机械能损失为：fs=3J根据能量关系，弹性势能的最大值为EP=ek-ek-fs=8-2-3=3j注意：当木板在光滑的水平面上移动时，整个系统的动量守恒，并且在问题中寻找弹簧的最大弹性

3、势能，所以在解决问题时必须使用能量关系。解决这个问题时，要注意两个方面：要知道，只有当铁块和木板相对静止时(即速度相同时)，弹簧的弹性势能最大；当弹性势能较大时，铁块和木板的速度不为零；当铁块停在电路板的右端时，系统速度不为零。系统的机械能损失不等于铁块克服摩擦所做的功，而是等于铁块克服摩擦所做的功与木板上摩擦所做的功之差，因此在计算中用摩擦力乘以铁块在木板上的相对滑动距离。2.如图8-1所示，在水平外力f的作用下，质量m=0.4kg公斤的滑块在平滑的水平面上从a点移动到b点。当到达b点时，外力f突然消失，滑块立即冲向半径r=0.4m的光滑圆弧面小车，小车立即沿光滑水平面PQ移动。假设平面AB

4、在开始时与圆弧CD相切，三个点A、B和C在同一条水平线上，因此AB连线为X轴，AB=D=0.64米。当滑块在平面AB上移动时，其动量与位移的关系为P=1.6千克/秒，小车的质量为M=3.6kg千克，不包括能量损失。请：(1)滑块上的水平推力f有多大？(2)当滑块通过C点时，圆弧C点的压力是多少？(3)当滑块到达点D时，小车的速度是多少？(4)滑块可以第二次通过点C吗？如果滑块第二次通过点C，小车和滑块的速度是多少？(5)当滑块从点D滑出然后回到点D时，小车的移动距离是多少？(g取10m/s2)分析和解决方法：(1)从P=1.6=mv，代入x=0.64m米，从滑块到点b的速度可以得到如下：VB=

5、1.6/m=1.6/m=3.2米/秒AB，由动能定理得到：FS=mVB2因此，f=m=0.43.22/(20.64)=3.2n。(2)滑块在C轴上滑动，立即做圆周运动。根据牛顿第二定律：而氮-镁=米，氯乙烯=VBN=mg m=0.410 0.43.22/0.4=14.2N(3)在滑块从C到D的过程中，滑块和小车组成的系统在水平方向上的动量守恒(4)滑块必须再次通过点C。因为当滑块到达点D时，它具有与小车相同的水平速度VDX，并且还具有垂直向上的部分速度VDY，滑块将与小车分离以进行垂直向上投掷运动(相对于地面倾斜向上投掷运动)。由于标题中没有能量损失，可以看出滑块在离开小车一段时间后总是在点D

6、之上(因为两者在水平方向都没有受力，水平运动是匀速的匀速运动)，所以滑块在返回时必须再次落在小车的点D上，然后滑下一个单圈，最后在点C离开小车，做一个平抛运动并落地。根据机械能守恒定律：mVC2=mgR (M m)VDX2 mVDY2因此以滑块和小车为系统，以滑块滑动到C点为初始状态，滑块第二次滑动到C点为最终状态，在此过程中，系统在水平方向的动量守恒，系统的机械能守恒(注意：滑块在此过程中弹性和速度不垂直，弹性做功，但机械能不守恒)。MVC=mVC MV表示mVC2=mVC2 MV2在上面的公式中，VC和v是滑块返回点c时滑块和小车的速度，v=2mVC/(M M)=2X 0.43.2/(3.

7、60.4)=0.64米/秒可变电容=(m-m)可变电容/(m-m)=(0.4-3.6)x 3.2/(0 . 43 . 6)=-2.56米/秒(与V相反)(5)在从D到D的过程中，小车匀速直线运动，前进距离为：S=VDX2VDY/g=0.3221.1/10=0.07米3.如图10-1所示，刚度系数为k的轻质弹簧一端与墙体固定，另一端与倾角为的斜面小车连接，小车放置在光滑的水平面上。手推车上堆放着一个物体。众所周知，小车的质量是m，物体的质量是m。当小车位于0点时，整个系统处于平衡状态。现在，小车从0点被拉至B点，因此OB=B。在没有释放初始速度之后，小车在水平面B和C之间来回移动，但是物体和小车

8、之间没有相对移动。找出：(1)小车移动到B点的加速度和物体的摩擦力。(2)B的尺寸必须满足什么条件，才能使物体和小车一起运动时，物体和小车之间的摩擦力在某一位置为零。分析和解决方案：(1)获得的加速度a和摩擦力f是小车在点B的瞬时值.研究对象是由M、M和弹簧组成的系统，该系统基于牛顿第二定律：kb=(M)a，所以a=kb/(M)M。以m为研究对象，沿斜面有：f-mgsin=macos因此，f=mgsin mcos=m(gsin cos)(2)当物体与小车之间的摩擦力为零时，小车的加速度为a，小车与O点之间的距离为b。以m为研究对象，即：mgsin=macos以由M、M和弹簧组成的系统为研究对象

9、，即KB =(M)A 利用上述两个公式的联立解，得到了b=(m)GTG注：加速度的求解采用积分法，摩擦力的分析和求解采用隔离法。整体法和隔离法的交互应用是解决问题的常用方法，希望读者能认真掌握。4.质量为m的钢板与直立轻质弹簧的上端连接，弹簧的下端固定在地面上。在平衡状态下，弹簧的压缩量为X0，如图11-1所示。质量从位置A自由落下，距离钢板正上方3Xo，撞击钢板，并立即与钢板一起向下移动，无粘连。它们到达最低点，然后向上移动。当块的质量也已知为m时，它们可以回到o点。如果块体质量为2米，仍然从点A自由下落，当块体和钢板返回点O时，它们将具有向上的速度。找出块体向上移动的最高点的距离。分析和解决方法：质量自由下落，与钢板碰撞，压缩弹簧，然后弹起，移动到0点，弹簧恢复其原来的长度。碰撞过程满足动量守恒条件。压缩