摘要:2.光滑水平面上有两个小木块A和B.其质量mA=1kg.mB=4kg.它们中间用一根轻质弹簧相连.一颗水平飞行的子弹质量为m=50g.以V0=500m/s的速度在极短时间内射穿两木块.已知射穿A木块后子弹的速度变为原来的.且子弹射穿A木块损失的动能是射穿B木块损失的动能的2倍.求:系统运动过程中弹簧的最大弹性势能.

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一.不定项选择题

1.BCD  2.B  3.AC  4.BC  5.B  6.A

二.实验题

1.

设A物块碰撞B物块前后的速度分别为v1和v2,碰撞过程中动量守恒,

  代入数据得:             (4分)

2.①14.45-14.50(4分), ②C(4分),③1.01-1.02 。(4分)

 

三.计算题

1、

解:(1)设A球与B球碰撞前瞬间的速度为v0

由动能定理得,                     ①……………………(2分)

解得:                         ② ………………………(2分)

碰撞过程中动量守恒              ③………………(2分)

   机械能无损失,有           ④……………(2分)

解得      负号表示方向向左  ………………(1分)

      方向向右  ……………………………(1分)            (2)要使m与M第二次迎面碰撞仍发生在原位置,则必有A球重新回到O处所用的时间t恰好等于B球的 ………………………………(1分)

    ⑥ …………………………………………………………………(1分)

(n=0 、1 、2 、3 ……)  ⑦ …………………………(2分)

由题意得:                  ⑧ …………………………(1分)

解得:  (n=0 、1 、2 、3 ……) ⑨ ……………(2分)

2.

解:子弹穿过A时,子弹与A动量守恒,

由动量守恒定律: ………………………  ①    3分

而由  得:v1=300m/s

得:   ………………………②

子弹穿过B时, 子弹与B动量守恒,

由动量守恒定律:    ………………………③   3分

又由  …………………④   2分

得:v2=100m/s

由③,④得:   ………………………⑤

子弹穿过B以后,弹簧开始被压缩,A、B和弹簧所组成的系统动量守恒

由动量守恒定律:   ………………………⑥   3分

由能量关系:   ……………………⑦  3分

由② ⑤ ⑥ ⑦得:  ………………………⑧    2分

3.

解(1) 第一次碰撞前,A、B之间的压力等于A的重力,即…………1分

 A对B的摩擦力…………………………………………1分

而B与地面间的压力等于A、B重力之和,即…………1分

        地面对B的最大静摩擦力 ……………………………….1分

                  故第一次碰撞前,B不运动………………………2分

(2)设A第一次碰前速度为v,碰后B的速度为v2

     则由动能定理有………………………………………………………………..1分

……………………………………..2分

     碰撞过程中动量守恒…………………………………………………………..1分

有        ………………………………………………..2分

解得………………………………………………….2分

(3)当停止运动时, 继续向右滑行)后停止,设B停止时,的速度为,则由动能定理……………………………………………………………………1分

……………………………………………………..2分

解得…………………………………………………………………..1分

4.

答案:(1)整个过程中系统克服摩擦力做的总功为

Wf=µmgl(1+2+3+…+n)=…………………………..2分

整个过程中因碰撞而损失的总动能为

……………………………..1分

(2)设第i次(i≤n-1)碰撞前瞬间,前i个木块粘合在一起的速度为vi

动能为  

与第i+1个(i≤n-1)木块碰撞粘合在一起后瞬间的速度为vi',

由动量守恒定律   ………………………………………….2分

第i次(i≤n-1)碰撞中损失的动能为

…….2分

则第i次(i≤n-1)碰撞中损失的动能与碰撞前动能之比为

               (i≤n-1)………………………………………………………1分

(3)n=4时,共发生了i=3次碰撞.

第1次碰前瞬间的速度为,碰撞中动量守恒:

第1次碰后瞬间的速度为……………………….3分

第2次碰前瞬间的速度为

碰撞中动量守恒:

第2次碰后瞬间的速度为……………………….3分

第3次碰前瞬间的速度为

碰撞中动量守恒:

第3次碰后瞬间的速度为………………………...3分

最后滑行到桌边,速度恰好为零,则……………………….1分

整理后得,代入数据解得………………………….1分

5.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6.

解:(1)在弹簧弹开的过程中系统动量守恒,假设A运动的方向为正方向,则

                 Mv1-mv2=0                      2分

设从弹开到相遇所需时间为t,则有:

             v1t+v2t=2πR                       2分

联立以上两式得:                    2分

所以A球转过的角度为θ=120°                                 2分

(2)以A、B及弹簧组成的系统为研究对象,在弹簧张开的过程中,系统机械能守恒,则有                                       2分

             Mv1-mv2=0                       2分

解得:                      v1=2m/s,v2=4m/s                 2分

所以,小球B在运动过程中受到光滑轨道的侧压力是其所需向心力,即:

                         2分

7.

解:(1)A与B第一次碰撞前,A对B的摩擦力为

                             2分

地面对B的最大静摩擦力为

                          2分

        故A与B第一次碰撞前,B不运动          2分

(2)设A第一次碰前速度为v,碰后B的速度为v2,则由动能定理有

                     2分

碰撞过程中动量守恒有

                     2分

解得                   2分

8.

(1)设A与B碰撞前A的速度为 V1 ,碰撞过程动量守恒,有:

mv1=(M+m)v  (2分)  代入数据解得:v1=3m/s ( 2分)

(2)对A,从开始运动至碰撞B之前,根据动能定理,有:(2分) 代入数据解得:

 

 

 

 

 

 

 

 

9.

(1)设物体从A滑落至B时速率为

             (2分)                      

              (1分)                      

        物体与小球相互作用过程中,系统动量守恒,设共同速度为

             (2分)                      

             (1分 )                    

   (2)设二者之间的摩擦力为

        (2分)        

        (2分)       

        得   (1分)                      

  (3)设物体从EF滑下后与车达到相对静止,共同速度为v2相对车滑性的距离为S1

       车停后物体做匀减速运动,相对车滑行距离为S1

              (1分)                      

      (1分)                

      (2分)                      

      联立解得          (1分)

 

(2007?深圳二模)弹性势能是发生形变的物体所具有的能量.弹性势能跟形变的大小有关,例如弹簧的弹性势能跟弹簧被拉伸或压缩的长度(即形变量)有关,形变量越大,恢复原状时对外做的功越多,弹簧的弹性势能就越大.弹性势能跟形变量之间应该是怎样的定量关系呢?甲和乙两位同学为了解决这个问题,在实验室进行了探究弹簧压缩时具有的弹性势能与压缩量之间的关系的实验.以下是两位同学经历的一些实验探究过程,请你根据题目要求回答问题.
(1)甲同学在实验前提出了如下猜想:动能是物体运动具有的能量,动能的大小与运动速度有关,且跟运动速度的平方成正比,弹性势能是物体发生形变具有的能量,弹性势能的大小与形变有关,由此可以猜想弹性势能的大小也应该是跟形变量的平方成正比的关系.乙同学根据所学的物理知识用图象法从理论上证实了甲同学的猜想,他所用到的物理知识是:①弹簧发生形变时弹力与形变量的关系F=kx,②克服弹簧的弹力所做的功等于弹簧弹性势能的增加.请你完成甲同学的证明过程.
(2)两位同学为了用实验来证实他们的猜想,设计了如图所示的实验装置.在离地面高度为h的光滑水平桌面上,沿着与桌子边缘垂直的方向放置一轻质弹簧,其左端固定,右端与质量为m的一小钢球接触.当弹簧处于自然长度时,小钢球恰好在桌子边缘.让钢球向左压缩弹簧一段距离后由静止释放,使钢球沿水平方向射出桌面,小球在空中飞行后落到水平地面,水平距离为s.为了完成实验,还需下列哪些器材?
A.秒表    B.刻度尺   C.白纸
D.复写纸  E.小球  F.游标卡尺
答:
BCD
BCD

(3)如果在实验中,得到弹簧压缩量x和小球离开桌面后的水平位移s的一些数据如下表:
实验次序 1 2 3 4
x/cm 2.00 3.00 4.00 5.00
s/cm 10.20 15.14 20.10 25.30
从上面的实验数据,你能得出什么结论?再结合你学过的物理知识,能否推断出弹簧压缩时具有的弹性势能EP与压缩量x的平方成正比的关系?(要求写出分析过程).
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