题目内容
4.(1)P2在BC段向右滑动时,滑板的加速度为多大?
(2)BC长度为多少?N、P1和P2最终静止后,P1与P2间的距离为多少?
分析 (1)由机械能守恒可求得p1与P2碰前的速度,由动量守恒和机械能守恒可求得碰后两物体的速度;由牛顿第二定律可求得p2的加速度,因p1的运动状态不确定,先假设其静止再进行验证;
(2)由机械能守恒对CD分析可得出P2滑到C点速度;对三个滑板N、P1、及P2在相碰到P2滑到C点这一过程中,由动量守恒可求得滑块及P1的速度;则对整体由功能关系可求得BC长度L;而碰后两物体均要运动,最后静止,由动力学知识可求得两物体的位移,则可求得两物体相距的距离.
解答 解:(1)P1滑到最低点速度为v1,由机械能守恒定律有:
$\frac{1}{2}$mv02+mgR=mv12,
代入数据解得:v1=4m/s,
P1、P2碰撞,满足动量守恒,机械能守恒定律,设碰后速度分别为v′1、v2,以向右为正方向,由动量守恒和机械能守恒可得:
mv1=mv′1+mv2,$\frac{1}{2}$mv12=$\frac{1}{2}$mv′12+$\frac{1}{2}$mv′22,
解得:v′1=0、v2=4m/s,
P2向右滑动时,假设P1保持不动,对P2有:f2=μ2mg=5m(向左)对P1、M有:f2=(m+M)a2 ,
代入数据解得:a2 =1m/s2,
此时对P1有:f1=ma2=m<fm=μ1mg=2m,所以假设成立.
故滑块的加速度为1m/s2;
(2)P2滑到C点速度为v2′,由mgR=$\frac{1}{2}$mv′22,
代入数据解得:v′2=2m/s,
P1、P2碰撞到P2滑到C点时,设P1、M速度为v,以向右为正方向,由动量守恒定律得:
mv2=(m+M)v+mv′2,
代入数据解得:v=0.40m/s,
对P1、P2、M为系统:f2L=$\frac{1}{2}$mv22-$\frac{1}{2}$mv′22-$\frac{1}{2}$(m+M)v2
代入数值得:L=1.12m,
滑板碰后,P1向右滑行距离:s1=$\frac{{v}^{2}}{2{a}_{1}}$=$\frac{{v}^{2}}{2{μ}_{1}g}$=0.04m,
P2向左滑行距离:s2=$\frac{v{′}_{2}^{2}}{2{a}_{2}}$=$\frac{v{′}_{2}^{2}}{2{μ}_{2}g}$=0.4m,
所以P1、P2静止后距离:△S=L-S1-S2=0.68m;
答:(1)P2在BC段向右滑动时,滑板的加速度为1m/s2;
(2)BC长度为多少?N、P1和P2最终静止后,P1与P2间的距离为为0.68m.
点评 本题为动量守恒定律及能量关系结合的综合题目,难度较大;要求学生能正确分析过程,并能灵活应用功能关系;合理地选择研究对象及过程;对学生要求较高.
不过随着全国新课改的展开,动量作为了选修内容,故此类题目将在新课标的考试中不再出现.
| A. | 输电线上的损失功率为300W | B. | 升压变压器的匝数比为1:100 | ||
| C. | 输电线上的电流为100A | D. | 降压变压器的匝数比为235:11 |
| A. | 玻尔原子理论第一次将量子观念引入原子领域,提出了定态和跃迁的概念,成功地解释了氢原子光谱的实验规律 | |
| B. | 原子核发生α衰变时,新核与α粒子的总质量等于原来的原子核的质量 | |
| C. | 在原子核中,比结合能越大表示原子核中的核子结合得越牢固 | |
| D. | 紫外线照射到金属锌板表面时能够产生光电效应,则当增大紫外线的照射强度时,从锌板表面逸出的光电子的最大初动能也随之增大 | |
| E. | 原子核中的质子靠核力来抗衡相互之间的库仑斥力而使核子紧紧地束缚在一起 |
| A. | 该行星的质量为$\frac{{N}^{3}{T}^{4}}{16G{π}^{4}{m}^{3}}$ | B. | 该行星的半径为$\frac{4{π}^{2}N{T}^{2}}{m}$ | ||
| C. | 该行星的密度为$\frac{3π}{G{T}^{2}}$ | D. | 该行星的第一宇宙速度为$\frac{NT}{2πm}$ |
| A. | 交流电流表的示数I=$\frac{ω}{2R}$NBS | B. | R两端电压的有效值U=$\frac{ω}{\sqrt{2}}$NBS | ||
| C. | 一个周期内通过R的电荷量q=$\frac{2BS}{R}$ | D. | 图示位置电流表的示数为0 |
| A. | 无线电波 | B. | 红外线 | C. | 紫外线 | D. | γ射线 |
| A. | 一定质量的气体,在压强不变时,分子每秒对器壁单位面积平均碰撞次数随着温度降低而减小 | |
| B. | 一定质量的理想气体,若体积不变,当分子热运动变得剧烈时,压强一定变大 | |
| C. | 把两块纯净的铅压紧,它们会“粘”在一起,说明分子间存在引力 | |
| D. | 破碎的玻璃不能重新拼接在一起是因为其分子间存在斥力 | |
| E. | 分子a从无穷远处由静止开始接近固定不动的分子b,只受分子力作用,当a受到分子力为0时,a的动能一定最大 |