如图所示,一轻弹簧直立在水平地面上,轻质弹簧两端连接着物块B和C,它们的质量分别为mB=0.1kg,mC=0.3kg,开始时B、C均静止。现将一个质量为mA=0.1kg的物体A从B的正上方h=0.2m高度处由静止释放,A和B碰后立即粘在一起,经t=0.1s到达最低点,之后在竖直方向做简谐运动。在运动过程中,物体C对地面的最小压力恰好为零。已知弹簧的弹性势能表达式(k为弹簧的劲度系数,x为弹簧的形变量),弹簧在运动过程中始终在弹性限度范围内,忽略空气阻力,力加速度g=10m/s2.求:
(1)物块A、B碰后瞬间的速度大小;
(2)弹簧的劲度系数k及物块C对地面的最大压力;
(3)从碰后至返回到碰撞点的过程中,弹簧对物体B的冲量大小。
(1)物块A、B碰后瞬间的速度大小;
(2)弹簧的劲度系数k及物块C对地面的最大压力;
(3)从碰后至返回到碰撞点的过程中,弹簧对物体B的冲量大小。
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更新时间:2022-01-21 09:53:38
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解答题
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困难
(0.15)
解题方法
【推荐1】如图所示,直角坐标系xOy在竖直平面内,x轴沿水平方向,空间有平行坐标平面竖直向上的匀强电场,电场强度大小为E,在第一、四象限内以坐标原点O为圆心的半圆形区域内有垂直坐标平面向里的匀强磁场,磁场的磁感应强度大小为B0,圆的半径为R,一个带电荷量为q的小球A静止于Q点,另一个质量和带电荷量都与A球相同的小球B在P点,获得一个沿x轴正方向的初速度,小球B与小球A在进磁场前碰撞并粘合在一起,两球经磁场偏转后,最终竖直向上运动,不计两球碰撞过程中电量损失,P点到O点的距离为R,重力加速度大小为g,求:
(1)小球B从P点向右运动的初速度的大小;
(2)撤去小球A,改变y轴左侧电场强度的大小,将小球B从P点向右开始运动的速度减为原来的,结果小球B刚好从y轴上坐标为的位置进入磁场,试确定粒子经磁场偏转后出磁场的位置坐标。
(1)小球B从P点向右运动的初速度的大小;
(2)撤去小球A,改变y轴左侧电场强度的大小,将小球B从P点向右开始运动的速度减为原来的,结果小球B刚好从y轴上坐标为的位置进入磁场,试确定粒子经磁场偏转后出磁场的位置坐标。
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解答题
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困难
(0.15)
【推荐2】如图所示,光滑平台AB左端墙壁固定有一个轻弹簧,弹簧右侧有一个质量为m的小物块。紧靠平台右端放置一个带挡板的木板,木板质量m1=1kg,上表面长度L=0.5m,物块与木板上表面、木板与地面的动摩擦因数均为μ=0.2,且最大静摩擦力等于滑动摩擦力。已知弹簧被压缩至O点时弹性势能为Ep0=3J,重力加速度取10m/s2。物块与木板右端挡板发生的碰撞为完全非弹性碰撞。
(1)若m=2kg,利用外力使物块向左压缩弹簧至O点,然后由静止释放,求最终木板向右滑行的距离x。
(2)若仅改变物块质量m,其他条件不变,仍旧将物块压缩到O点由静止释放,问m为多大时木板向右滑行的距离最大?求出这个最大距离。
(1)若m=2kg,利用外力使物块向左压缩弹簧至O点,然后由静止释放,求最终木板向右滑行的距离x。
(2)若仅改变物块质量m,其他条件不变,仍旧将物块压缩到O点由静止释放,问m为多大时木板向右滑行的距离最大?求出这个最大距离。
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困难
(0.15)
名校
【推荐3】如图所示,足够长的光滑水平面上顺次停放着4个木块A、B、C、D,其中A的质量为3m,B、C、D质量均为m。现给A一个水平向右的初速度,四个物体将发生碰撞,设过程中除第(3)问AB碰撞外其余均为弹性碰撞。则:
(1)A与B第一次碰撞后的速度各是多少?
(2)A、B、C、D最终速度各是多少?
(3)当A、B、C、D速度稳定后,在D的右侧某处放一固定的挡板,此后木块与挡板碰撞将原速弹回,只有AB碰撞后粘在一起运动。则整个过程中因碰撞产生的热量和A、B、C、D最终速度分别是多少?
(1)A与B第一次碰撞后的速度各是多少?
(2)A、B、C、D最终速度各是多少?
(3)当A、B、C、D速度稳定后,在D的右侧某处放一固定的挡板,此后木块与挡板碰撞将原速弹回,只有AB碰撞后粘在一起运动。则整个过程中因碰撞产生的热量和A、B、C、D最终速度分别是多少?
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解答题
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困难
(0.15)
名校
【推荐1】如图所示,质量的均匀长木板静置于光滑水平地面上,长木板长,右端恰好位于O点。质量的物块置于长木板右端,物块与长木板间的动摩擦因数。水平地面MN段粗糙程度相同,其余部分光滑。已知,物块与长木板之间最大静摩擦力等于滑动摩擦力,物块可视为质点,重力加速度g取。现有一水平向右的恒力作用在长木板上,当长木板右端运动到M点时撤去F,长木板恰好有一半进入MN段时停下,然后再给长木板一个向右的瞬时冲量,使它获得与其右端运动到M点时相同的速度,长木板又向右运动一段后又停下。若物块从长木板上滑落,不会再与之发生相互作用。求:
(1)F刚开始作用时,物块和长木板的加速度大小;
(2)撤去F时长木板的速度大小;
(3)水平面MN段与长木板间的动摩擦因数;
(4)长木板两次减速所用的时间之比。
(1)F刚开始作用时,物块和长木板的加速度大小;
(2)撤去F时长木板的速度大小;
(3)水平面MN段与长木板间的动摩擦因数;
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困难
(0.15)
解题方法
【推荐2】如图所示,有一个半径为,质量为的光滑圆弧轨道C静止在光滑的水平面上,紧靠在轨道C的右侧有一个上表面粗糙下表面光滑的木板B,B的上表面与轨道C平齐,且动摩擦因数,木板B的质量为,在B的右侧有一个挡板,距离B的右端的距离x(未知且可以调节)。有一个质量为的A(可以看成质点)从圆弧轨道的最高点由静止下滑,重力加速度。
(1)若轨道C不固定,求滑块A滑到C圆弧的最低点时C对A的支持力的大小;
(2)若轨道C固定,A滑上木板B后最终未滑离木板。B与C,B与挡板的碰撞可视为弹性碰撞,且碰撞时间极短,可以忽略。从A滑上木板B到最终都静止的过程中求:
①若木板B与挡板只发生一次碰撞,求木板B运动的时间;
②若木板B与挡板只发生三次碰撞,求木板B距离挡板的距离x;
③其他条件不变,若,,,求木板B通过的总路程,A一直没有滑落时,求木板B至少为多长。
(1)若轨道C不固定,求滑块A滑到C圆弧的最低点时C对A的支持力的大小;
(2)若轨道C固定,A滑上木板B后最终未滑离木板。B与C,B与挡板的碰撞可视为弹性碰撞,且碰撞时间极短,可以忽略。从A滑上木板B到最终都静止的过程中求:
①若木板B与挡板只发生一次碰撞,求木板B运动的时间;
②若木板B与挡板只发生三次碰撞,求木板B距离挡板的距离x;
③其他条件不变,若,,,求木板B通过的总路程,A一直没有滑落时,求木板B至少为多长。
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困难
(0.15)
解题方法
【推荐3】(1)动量定理可以表示为FΔt=Δp,其中力F和动量p都是矢量。在运用动量定理处理二维问题时,可以在相互垂直的x、y两个方向上分别研究。如图1所示,质量为m的小球斜射到钢板上,入射的角度是θ,碰撞后弹出的角度也是θ,碰撞前后的速度大小都是v,碰撞过程中忽略小球所受重力,碰撞时间Δt为已知。求小球对钢板的作用力F1。
(2)光子除了有能量,还有动量。若光子能量为E,动量为p,则光子动量,式中 c为真空中的光速。当光照射到物体表面上时,不论光被物体吸收还是被物体表面反射,光子的动量都会发生改变,因而对物体表面产生一种压力。
图2是1901年俄国物理学家列别捷夫测量光压的实验装置。T型架通过悬丝竖直悬挂,横臂水平,悬丝一端固定在横臂中点。在横臂的两侧有圆片P和Q,两圆片与T型架在同一竖直平面内。圆片P是涂黑的,当光线照射到P上时,可以认为光子全部被吸收;圆片Q是光亮的,当光线照射到Q上时,可以认为光子全部被反射。分别用光线照射在P或Q上,都可以引起悬丝的旋转。在悬丝上固定一小平面镜M,用一细光束照射时,就可以获知悬丝扭转的角度。已知光速为c,两个圆片P、Q的半径都为r。悬丝转过的角度与光对圆片的压力成正比。
a.用光强(单位时间内通过与传播方向垂直的单位面积的光能)为I0的激光束垂直照射整个圆片P,求激光束对圆片P的压力F2的大小;
b.实验中,第一次用光强为I0的激光束单独照射整个圆片P,平衡时,光束与圆片垂直,且悬丝有一扭转角;第二次仍用该光束单独照射整个圆片Q,平衡时,光束与圆片不垂直,悬丝的扭转角与第一次相同。求激光束与圆片Q所在平面的夹角。
(2)光子除了有能量,还有动量。若光子能量为E,动量为p,则光子动量,式中 c为真空中的光速。当光照射到物体表面上时,不论光被物体吸收还是被物体表面反射,光子的动量都会发生改变,因而对物体表面产生一种压力。
图2是1901年俄国物理学家列别捷夫测量光压的实验装置。T型架通过悬丝竖直悬挂,横臂水平,悬丝一端固定在横臂中点。在横臂的两侧有圆片P和Q,两圆片与T型架在同一竖直平面内。圆片P是涂黑的,当光线照射到P上时,可以认为光子全部被吸收;圆片Q是光亮的,当光线照射到Q上时,可以认为光子全部被反射。分别用光线照射在P或Q上,都可以引起悬丝的旋转。在悬丝上固定一小平面镜M,用一细光束照射时,就可以获知悬丝扭转的角度。已知光速为c,两个圆片P、Q的半径都为r。悬丝转过的角度与光对圆片的压力成正比。
a.用光强(单位时间内通过与传播方向垂直的单位面积的光能)为I0的激光束垂直照射整个圆片P,求激光束对圆片P的压力F2的大小;
b.实验中,第一次用光强为I0的激光束单独照射整个圆片P,平衡时,光束与圆片垂直,且悬丝有一扭转角;第二次仍用该光束单独照射整个圆片Q,平衡时,光束与圆片不垂直,悬丝的扭转角与第一次相同。求激光束与圆片Q所在平面的夹角。
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