18、(16分)

解:⑴m对弹簧的弹力大于等于细绳的拉力T时细绳将被拉断,有:

T=kx0   ①                  (1分)

  ②               (2分)

解①②式得             (2分)

⑵细绳刚断时小滑块的速度不一定为零,设为v1,由机械能守恒有:

              (1分)

   ③             (1分)

当滑块和长板的速度相同时,设为v2,弹簧的压缩量x最大,此时长板的加速度a最大,由动量守恒和机械能守恒有

mv1 = (M +m)v2   ④              (1分)

  ⑤        (1分)

kx=aM  ⑥                   (1分)

代入③式解④⑤⑥式得   (2分)

(3)设滑块离开长板时,滑块速度为零,长板速度为v3,由动量守恒和机械能守恒有

mv1 = Mv3   ⑦                  (1分)

  ⑧                (1分)

代入③解⑦⑧式得

                 (1分)

m > M                       (1分)

备用题18、(16分)长为2b的轻绳,两端各系一质量为m的小球,中央系一质量为M的小球,三球均静止于光滑的水平桌面上,绳处于拉直状态.今给小球M以一冲击,使它获得水平速度v,v的方向与绳垂直(如图所示).求在两端的小球发生互碰前的瞬间绳中的张力.

18、(16分)

(1)塑胶炸药爆炸瞬间取A和B为研究对象,假设爆炸后瞬间AB的速度大小分别为vA、vB,取向右为正方向

   由动量守恒:-mAvA+mBmB=0                ……………(2分)

   爆炸产生的热量由9J转化为AB的动能: ………(2分)

   带入数据解得:vA = vB =3m/s               ………………(1分)

   由于A在炸药爆炸后再次追上B的时候弹簧恰好第一次恢复到原长,则在A追上B之前弹簧已经有一次被压缩到最短,(即弹性势能最大)爆炸后取BC和弹簧为研究系统,当弹簧第一次被压缩到最短时BC达到共速vBC,此时弹簧的弹性势能最大,设为Ep1

   由动量守恒:mBvB=(mB+mC)vBC               ………………(1分)

   由能量定恒定定律:   ………………(1分)

   带入数据得:EP1 = 3 J                 ………………(1分)

(2)设BC之间的弹簧第一次恢复到原长时B、C的速度大小分别为vB1和vC1,则由动量守恒和能量守恒:

   mBvB=mBvB1+mCvC1                     ………………(1分)

                   ………………(1分)

   带入数据解得:vB1=-1m/s  vC1=2m/s            ………………(1分)

  (vB1 = 3 m/s  vC1= 0 m/s 不合题意,舍去。)

   A爆炸后先向左匀速运动,与弹性挡板碰撞以后速度大小不变,反向弹回。当A追上B,发生碰撞瞬间达到共速vAB

   由动量守恒:mAvA+mBvB1=(mA+mB)vAB               ………………(1分)

   解得:vAB = 1 m/s                    ………………(1分)

   当ABC三者达到共同速度vABC时,弹簧的弹性势能最大为EP2

   由动量守恒:(mA+mB)v­AB+mCvC1=(mA+mB+mC)vABC       ………………(1分)

   由能量守恒:

…………(1分)

代入数据得:EP2 = 0.5 J      ………………(1分)

点评:本题是通过弹簧,运用了能量观点、动量守恒的综合题。解决本题关键是运用运动守恒方程、能量观点方程求出速度的值再根据实际情况舍去不合题意的。

备用题18、(16分)如图所示,质量为M的长板静置在光滑的水平面上,左侧固定一劲度系数为K且足够长的水平轻质弹簧,右侧用一根不可伸长的细绳连接于墙上(细绳张紧),细绳所能承受的最大拉力为T。让一质量为m、初速为v0的小滑块在长板上无摩擦地对准弹簧水平向左运动(已知弹簧的弹性势能为EP=,式中的是弹簧长度的变化量)。试求:

⑴在什么情况下细绳会被拉断?

⑵细绳被拉断后,长板所能获得的最大加速度多大?

⑶滑块最后离开长板时,相对地面速度恰为零的条件是什么?

17.(16分)

解:设A和B相遇时的速度为v1,相碰后共同运动的速度为v.

根据动能定理,对滑块A有:(qE-μmg)L = m v12/2  ………2分

解得:v1=6m/s  …………1分

滑块A从开始运动到与B相碰所用的时间为:

    ……………2分

代入数据解得:

A、B碰撞动量守恒,有:mv1=(M+m)v  …………2分

得: ………1分

滑块A与B碰撞后结合在一起,电场力大小仍然为:

F=qE=1.0×10-7C×4.0×105N/C=4.0×10-2N.方向向左 …………1分

两滑块的摩擦力为: f=μ(m+M)g  ……1分

代入数据解得:f = 4.0×10-2N,方向向右

所以,A、B碰撞后一起以速度v向着墙壁作匀速直线运动.A、B碰后到运动到墙壁处所用的时间为:

 ………1分

A、B一起与墙壁碰撞后,两滑块受到的电场力与摩擦力大小不变,方向都向左,所以A、B与墙壁碰撞后一起以速度v向右做减速运动,直至速度减为零,最后静止.所经历的时间设为t3

代入数据解得: ………2分

v--t图象如图,(每对一段给1分)

点评:本题是运用牛顿定律、动能定理、动量守恒、能量观点的综合题,主要是通过对运动过程的分析,找出解决问题的关键。

17备用题在绝缘水平面上放一质量m=2.0×10-3kg的带电滑块A,所带电荷量q=1.0×10-7C.在滑块A的左边l=0.3m处放置一个不带电的绝缘滑块B,质量M=4.0×10-3kg,B与一端连在竖直墙壁上的轻弹簧接触(不连接)且弹簧处于自然状态,弹簧原长S=0.05m.如图所示,在水平面上方空间加一水平向左的匀强电场,电场强度的大小为E=4.0×105N/C,滑块A由静止释放后向左滑动并与滑块B发生碰撞,设碰撞时间极短,碰撞后两滑块结合在一起共同运动并一起压缩弹簧至最短处(弹性限度内),此时弹性势能E0=3.2×10-3J,两滑块始终没有分开,两滑块的体积大小不计,与水平面间的动摩擦因数均为μ=0.5,g取10m/s2.求:

(1)两滑块碰撞后刚结合在一起的共同速度v;

(2)两滑块被弹簧弹开后距竖直墙壁的最大距离s.

17解:(1)设两滑块碰前A的速度为v1,由动能定理有:

                       (2分)

解得:v1=3m/s                    (2分)

A、B两滑块碰撞,由于时间极短动量守恒,设共同速度为v

                  (2分) 

解得:v=1.0m/s                  (2分)

(2)碰后A、B一起压缩弹簧至最短,设弹簧压缩量为x1,由动能定理有:

      (2分)

解得:x1=0.02m                    (2分)

设反弹后A、B滑行了x2距离后速度减为零,由动能定理得:

            (2分)

解得:x2≈0.05m                   (2分)

以后,因为qE>μ(M+m)g,滑块还会向左运动,但弹开的距离将逐渐变小,所以,最大距离为:S=x2+s-x1=0.05m+0.05m-0.02m=0.08m.          (4分)

 0  136147  136155  136161  136165  136171  136173  136177  136183  136185  136191  136197  136201  136203  136207  136213  136215  136221  136225  136227  136231  136233  136237  136239  136241  136242  136243  136245  136246  136247  136249  136251  136255  136257  136261  136263  136267  136273  136275  136281  136285  136287  136291  136297  136303  136305  136311  136315  136317  136323  136327  136333  136341  447348 

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