动量与能量的综合问题
- 格式:docx
- 大小:93.72 KB
- 文档页数:3
动量与能量综合专题一、动量守恒定律动量守恒定律是物理学中的一个重要定律,它表述的是物体动量的变化遵循一定的规律。
当两个或多个物体相互作用时,它们的总动量保持不变。
这个定律的适用范围非常广泛,从微观粒子到宏观宇宙,只要有物体之间的相互作用,就可以应用动量守恒定律来描述。
在理解动量守恒定律时,需要注意以下几点:1、系统:动量守恒定律适用于封闭的系统,即系统内的物体之间相互作用,不受外界的影响。
2、总动量:动量的变化是指物体之间的总动量的变化,而不是单个物体的动量变化。
3、方向:动量是矢量,具有方向性。
在计算动量的变化时,需要考虑动量的方向。
二、能量守恒定律能量守恒定律是物理学中的另一个重要定律,它表述的是能量不能被创造或消灭,只能从一种形式转化为另一种形式。
这个定律的适用范围同样非常广泛,从微观粒子到宏观宇宙,只要有能量的转化和转移,就可以应用能量守恒定律来描述。
在理解能量守恒定律时,需要注意以下几点:1、封闭系统:能量守恒定律适用于封闭的系统,即系统内的能量之间相互转化和转移,不受外界的影响。
2、转化与转移:能量的转化和转移是不同的。
转化是指一种形式的能量转化为另一种形式的能量,而转移是指能量从一个物体转移到另一个物体。
3、方向:能量的转化和转移是有方向的。
在计算能量的变化时,需要考虑能量的方向。
三、动量与能量的综合应用在实际问题中,动量和能量往往是相互的。
当一个物体受到力的作用时,不仅会引起物体的运动状态的变化,还会引起物体能量的变化。
因此,在解决复杂问题时,需要综合考虑动量和能量的因素。
例如,在碰撞问题中,两个物体相互作用后可能会发生弹射、粘合、破碎等情况。
这些情况的发生不仅与物体的动量有关,还与物体的能量有关。
如果两个物体的总动量不为零,它们将会继续运动;如果两个物体的总能量不为零,它们将会继续发生能量的转化和转移。
因此,在解决碰撞问题时,需要综合考虑物体的动量和能量因素。
四、总结动量守恒定律和能量守恒定律是物理学中的两个重要定律,它们分别描述了物体动量的变化和能量的转化和转移遵循的规律。
动量与能量守恒2025年综合题解析在物理学的领域中,动量与能量守恒定律一直是极为重要的核心概念,不仅在理论研究中具有关键地位,更在实际问题的解决中发挥着不可或缺的作用。
接下来,让我们深入探讨 2025 年的一道有关动量与能量守恒的综合题,通过解析这道题,来进一步加深对这两个重要定律的理解和应用。
题目如下:在一个光滑的水平面上,有两个质量分别为 m1 = 2kg 和 m2 = 3kg 的物体,它们以速度 v1 = 5m/s 和 v2 = 2m/s 相向运动,发生正碰。
碰撞后两物体粘在一起,求碰撞后的共同速度以及碰撞过程中损失的机械能。
首先,我们来分析一下这道题所涉及的知识点。
动量守恒定律指出,在一个不受外力或者所受合外力为零的系统中,系统的总动量保持不变。
对于这道题,在水平方向上,没有外力的作用,所以系统在碰撞前后的总动量是守恒的。
碰撞前两物体的总动量为:P1 = m1 v1 = 2 5 = 10 kg·m/sP2 = m2 v2 = 3 (-2) =-6 kg·m/s (因为相向运动,速度方向相反)总动量 P = P1 + P2 = 10 6 = 4 kg·m/s碰撞后两物体粘在一起,共同速度为 v,根据动量守恒定律可得:(m1 + m2) v = 4(2 + 3) v = 45v = 4v = 08 m/s接下来,我们来计算碰撞过程中损失的机械能。
碰撞前两物体的总动能为:E1 = 1/2 m1 v1^2 = 1/2 2 5^2 = 25 JE2 = 1/2 m2 v2^2 = 1/2 3 2^2 = 6 J总动能 E = E1 + E2 = 25 + 6 = 31 J碰撞后两物体的总动能为:E' = 1/2 (m1 + m2) v^2 = 1/2 5 08^2 = 16 J碰撞过程中损失的机械能为:ΔE = E E' = 31 16 = 294 J通过对这道题的解析,我们可以看出,在解决动量与能量守恒的综合问题时,关键是要清晰地判断系统是否满足动量守恒和能量守恒的条件。
2021届高考物理一轮复习热点题型归纳与变式演练专题20动量与能量综合问题【专题导航】目录热点题型一应用动量能量观点解决“子弹打木块”模型 (1)热点题型二应用动量能量观点解决“弹簧碰撞”模型 (4)热点题型三应用动量能量观点解决“板块”模型 (9)热点题型四应用动量能量观点解决斜劈碰撞现象 (13)【题型演练】 (16)【题型归纳】热点题型一应用动量能量观点解决“子弹打木块”模型s 2d s 1v 0子弹打木块实际上是一种完全非弹性碰撞。
作为一个典型,它的特点是:子弹以水平速度射向原来静止的木块,并留在木块中跟木块共同运动。
下面从动量、能量和牛顿运动定律等多个角度来分析这一过程。
设质量为m 的子弹以初速度0v 射向静止在光滑水平面上的质量为M 的木块,并留在木块中不再射出,子弹钻入木块深度为d 。
求木块对子弹的平均阻力的大小和该过程中木块前进的距离。
要点诠释:子弹和木块最后共同运动,相当于完全非弹性碰撞。
从动量的角度看,子弹射入木块过程中系统动量守恒:()v m M mv +=0……①从能量的角度看,该过程系统损失的动能全部转化为系统的内能。
设平均阻力大小为f ,设子弹、木块的位移大小分别为1s 、2s ,如图所示,显然有ds s =-21对子弹用动能定理:20212121mv mv s f -=⋅-……②对木块用动能定理:2221Mv s f =⋅……③②相减得:()()2022022121v m M Mm v m M mv d f +=+-=⋅……④对子弹用动量定理:0-mv mv t f -=⋅……⑤对木块用动量定理:Mv t f =⋅……⑥【例1】(2020·江苏苏北三市模拟)光滑水平地面上有一静止的木块,子弹水平射入木块后未穿出,子弹和木块的v -t 图象如图所示.已知木块质量大于子弹质量,从子弹射入木块到达稳定状态,木块动能增加了50J ,则此过程产生的内能可能是()A .10JB .50JC .70JD .120J【答案】D.【解】析:设子弹的初速度为v 0,射入木块后子弹与木块共同的速度为v ,木块的质量为M ,子弹的质量为m ,根据动量守恒定律得:mv 0=(M +m )v ,解得v =mv 0m +M .木块获得的动能为E k =122=Mm 2v 202(M +m )2=Mmv 202(M +m )·m M +m .系统产生的内能为Q =12mv 20-12(M +m )v 2=Mmv 202(M +m ),可得Q =M +m mE k >50J ,当Q =70J 时,可得M ∶m =2∶5,因已知木块质量大于子弹质量,选项A 、B 、C 错误;当Q =120J 时,可得M ∶m =7∶5,木块质量大于子弹质量,选项D 正确.【变式1】(2020·陕西咸阳模拟)如图所示,相距足够远完全相同的质量均为3m 的两个木块静止放置在光滑水平面上,质量为m 的子弹(可视为质点)以初速度v 0水平向右射入木块,穿出第一块木块时的速度为25v 0,已知木块的长为L ,设子弹在木块中所受的阻力恒定。
动量能量的综合题目各个类型各选一个1.(2017·洛阳市二模)如图所示,光滑水平面上有一质量M=4.0 kg 的平板车,车的上表面是一段长L=1.5 m的粗糙水平轨道,水平轨道左侧连一半径R=0.25 m的四分之一光滑圆弧轨道,圆弧轨道与水平轨道在点O′处相切.现将一质量m=1.0 kg的小物块(可视为质点)从平板车的右端以水平向左的初速度v0滑上平板车,小物块与水平轨道间的动摩擦因数μ=,小物块恰能到达圆弧轨道的最高点A.取g =10 m/s2,求:(1)小物块滑上平板车的初速度v0的大小;(2)小物块与车最终相对静止时,它距点O′的距离.解析:(1)平板车和小物块组成的系统在水平方向上动量守恒,设小物块到达圆弧轨道最高点A时,二者的共同速度为v1由动量守恒得:mv0=(M+m)v1 ①由能量守恒得:12mv20-12(M+m)v21=mgR+μmgL②联立①②并代入数据解得:v0=5 m/s(2)设小物块最终与车相对静止时,二者的共同速度为v2,从小物块滑上平板车,到二者相对静止的过程中,由动量守恒得:mv0=(M+m)v2 ④设小物块与车最终相对静止时,它距O′点的距离为x,由能量守恒得:12mv20-12(M+m)v22=μmg(L+x) ⑤联立③④⑤并代入数据解得:x=0.5 m.2.如图所示,用高压水枪喷出的强力水柱冲击煤层.(1)设水柱直径为D,水流速度为v,水柱垂直煤层表面,水柱冲击煤层后水的速度变为零,水的密度为ρ. 求高压水枪的功率和水柱对煤的平均冲力.(2)若将质量为m的高压水枪固定在装满水、质量为M的消防车上,当高压水枪喷出速度为v(相对于地面)、质量为Δm的水流时,消防车的速度是多大水枪做功多少(不计消防车与地面的摩擦力)解析:(1)设Δt时间内,从水枪中喷出的水的体积为ΔV,质量为Δm,则Δm=ρΔVΔV=vSΔt=14vπD2ΔtΔt时间内从水枪中喷出的水的动能E k=12Δmv2=18ρπD2v3Δt由动能定理,高压水枪对水做的功W=E k=18ρπD2v3Δt高压水枪的功率P=WΔt=18ρπD2v3考虑一个极短时间Δt′,在此时间内喷到煤层上的水的质量为m,则由动量定理可得FΔt′=mvΔt′时间内喷到煤层上的水的质量m=ρSvΔt′=14ρπD2vΔt′解得F=14ρπD2v2.(2)对于消防车和水枪系统,在喷水的过程中,水平方向上不受外力,动量守恒.取喷出水的速度方向为正方向,设喷水时消防车速度为v车,由动量守恒定律,(m+M-Δm)v车+Δmv=0解得v车=-Δmvm+M-Δm.负号表示消防车速度方向与喷出水的速度方向相反由功能关系,水枪做功W=12Δmv2+12(M+m-Δm)v2车=m+M2m+M-ΔmΔmv2.3.如图所示,固定斜面的倾角θ=30°,物体A与斜面之间的动摩擦因数为μ=34,轻弹簧下端固定在斜面底端,弹簧处于原长时上端位于C点,用一根不可伸长的轻绳通过轻质光滑的定滑轮连接物体A 和B,滑轮右侧绳子与斜面平行,A的质量为2m=4 kg,B的质量为m=2 kg,初始时物体A到C点的距离为L=1 m,现给A、B一初速度v0=3 m/s,使A开始沿斜面向下运动,B向上运动,物体A将弹簧压缩到最短后又恰好能弹到C点.已知重力加速度g取10 m/s2,不计空气阻力,整个过程中轻绳始终处于伸直状态,求此过程中:(1)物体A向下运动刚到C点时的速度大小;(2)弹簧的最大压缩量;(3)弹簧中的最大弹性势能.解析(1)物体A向下运动刚到C点的过程中,对A、B组成的系统应用能量守恒定律可得μ·2mg·cos θ·L=12·3mv20-12·3mv2+2mgLsin θ-mgL可解得v=2 m/s.(2)以A、B组成的系统,在物体A将弹簧压缩到最大压缩量,又返回到C 点的过程中,系统动能的减少量等于因摩擦产生的热量, 即12·3mv2-0=μ·2mgcos θ·2x其中x 为弹簧的最大压缩量解得x =0.4 m.(3)设弹簧的最大弹性势能为Epm由能量守恒定律可得12·3mv2+2mgxsin θ-mgx =μ·2mgcos θ·x +Epm. 解得Epm =6 J.4.(2017·河南洛阳模拟)某校物理兴趣小组制作了一个游戏装置,其简化模型如图所示,在A 点用一弹射装置可将静止的小滑块以速度v0水平弹射出去,沿水平直线轨道运动到B 点后,进入半径R =0.3 m 的光滑竖直圆形轨道,运动一周后自B 点向C 点运动,C 点右侧有一陷阱,C 、D 两点的竖直高度差h =0.2 m ,水平距离s =0.6 m ,水平轨道AB 长为L1=1 m ,BC 长为L2= m ,小滑块与水平轨道间的动摩擦因数μ=,重力加速度g 取10 m/s2.(1)若小滑块恰能过圆形轨道的最高点,求滑块在A 点射出速度大小;(2)若游戏规则为小滑块沿着圆形轨道运行一周离开圆形轨道后只要不掉进陷阱即为胜出,求小滑块在A 点弹射出的速度大小的范围.解析:(1)小滑块恰能通过圆轨道最高点的速度为v ,由牛顿第二定律mg =m v2R从B 到最高点小滑块机械能守恒有12mv2B=2mgR+12mv2从A到B由动能定理得-μmgL1=12mv2B-12mv21由以上三式解得A点的速度为v1=5 m/s.(2)若小滑块刚好停在C处,从A到C由动能定理得-μmg(L1+L2)=0-12mv22解得A点的速度为v2=6 m/s若小滑块停在BC段,应满足5 m/s≤vA≤6 m/s若小滑块能通过C点并恰好越过陷阱,利用平抛运动则有竖直方向:h=12gt2水平方向:s=vCt从A到C由动能定理得-μmg(L1+L2)=12mv2C-12mv23解得v3=3 5 m/s所以初速度的范围为5 m/s≤vA≤6 m/s或vA≥3 5 m/s.5.如图所示,质量M=4 kg的滑板B静止放在光滑水平面上,滑板右端固定一根轻质弹簧,弹簧的自由端C到滑板左端的距离L=0.5 m,可视为质点的小木块A质量m=1 kg,原来静止于滑板的左端,滑板与木块A之间的动摩擦因数μ=.当滑板B受水平向左恒力F=14 N作用时间t后撤去F,这时木块A恰好到达弹簧自由端C处,此后运动过程中弹簧的最大压缩量为s=5 cm.g取10 m/s2.求:(1)水平恒力F的作用时间t;(2)木块A压缩弹簧过程中弹簧的最大弹性势能;(3)当小木块A脱离弹簧且系统达到稳定后,整个运动过程中系统所产生的热量.解析:(1)木块A和滑板B均向左做匀加速直线运动,由牛顿第二定律可得a A=μmg ma B=F-μmgM根据题意有s B-s A=L即12a B t2-12a A t2=L ③将数据代入①②③联立解得t=1 s(2)1 s末木块A和滑板B的速度分别为v A=a A tv B=a B t当木块A和滑板B的速度相同时,弹簧压缩量最大,具有最大弹性势能,根据动量守恒定律有mv A+Mv B=(m+M)v ⑥由能的转化与守恒得12mv2A+12Mv2B=12(m+M)v2+E p+μmgs⑦代入数据求得最大弹性势能E p=J.(3)二者同速之后,设木块相对木板向左运动离开弹簧后系统又能达到共同速度v′,相对木板向左滑动距离为x,有mv A+Mv B=(m+M)v′⑧由⑧式解得v=v′由能的转化与守恒定律可得E p=μmgx⑨由⑨式解得x=0.15 m由于s+L>x且x>s,故假设成立整个过程系统产生的热量为Q=μmg(L+s+x) ⑩由⑩式解得Q=J.6.一静止的质量为M的不稳定原子核,放射出一个质量为m的粒子,(1)粒子离开原子核时速度为v0,则剩余部分的速率等于。
动量与能量综合分析练习1.如图14所示,一个半径R=0.80m 的1/4光滑圆弧轨道固定在竖直平面内,其下端切线是水平的,轨道下端距地面高度h=1.25m 。
在圆弧轨道的最下端放置一个质量mB=0.30kg 的小物块B (可视为质点)。
另一质量mA=0.10kg 的小物块A (也视为质点)由圆弧轨道顶端从静止开始释放,运动到轨道最低点时,和物块B 发生碰撞,碰后物块B 水平飞出,其落到水平地面时的水平位移s=0.80m 。
忽略空气阻力,重力加速度g 取10m/s2,求:1)物块A 滑到圆弧轨道下端时的速度大小;2)物块B 离开圆弧轨道最低点时的速度大小;3)物块A 与物块B 碰撞过程中,A 、B 所组成的系统损失的机械能。
2.如图2-3-6所示,在水平光滑桌面上放一质量为M 的玩具小车。
在小车的平台(小车的一部分)上有 一质量可忽略的弹簧,一端固定在平台上,另一端用质量为m 的小球将弹簧压缩一定距离后用细线捆住.用 手将小车固定在桌面上,然后烧断细线,小球就被弹出,落在车上A 点.OA =s .如果小车不固定而烧断 细线,球将落在车上何处?设小车足够长,球不致落在车外.3.如图8所示,质量为1.0kg 的物体m1,以5m/s 的速度在水平桌面上AB 部分的左侧向右运动,桌面AB 部分与m1间的动摩擦因数μ=0.2,AB 间的距离s=2.25m ,桌面其他部分光滑。
m1滑到桌边处与质量为2.5kg 的静止物体m2发生正碰,碰撞后m2在竖直方向上落下0.6m 时速度大小为4m/s ,若g 取10m/s2,问m1碰撞后静止在什么位置?4.如图所示,在光滑水平地面上有一辆质量为M 的小车,车的上表面光滑,车上装有一个半径为R 的光滑1/4圆环.一个质量为m 的小滑块从跟车面等高的平台上以速度V0滑入圆环.试问:1)小滑块的初速度V0满足什么条件才能使滑块不至于滑出圆环?2)若滑块滑出圆环还能上升的高度为R,则V0为多少?物块还能掉到车上吗?3)若车的上表面是粗糙的,且长度为L,若物块以V0滑上车以后又恰能回到车的最左端,则摩擦因素μ为多少?图 2-3-65.如图所示,光滑水平面上静放一上表面粗糙的长木板,质量为M=20kg ,另一质量为m=5kg 的物块,可看成质点,以大小为V0=4m/s 、方向水平向右的初速度从木板的左端滑上木板,由于摩擦最后刚好停在板的右端(g 取10m/s2)。
动量与能量结合综合题1.如图所示,水平放置的两根金属导轨位于方向垂直于导轨平面并指向纸里的匀强磁场中.导轨上有两根小金属导体杆ab和cd,其质量均为m,能沿导轨无摩擦地滑动.金属杆ab和cd与导轨及它们间的接触等所有电阻可忽略不计.开始时ab和cd都是静止的,现突然让cd杆以初速度v向右开始运动,如果两根导轨足够长,则( )A.cd始终做减速运动,ab始终做加速运动,并将追上cdB.cd始终做减速运动,ab始终做加速运动,但追不上cdC.开始时cd做减速运动,ab做加速运动,最终两杆以相同速度做匀速运动D.磁场力对两金属杆做功的大小相等h,如图所示。
2.一轻弹簧的下端固定在水平面上,上端连接质量为m的木板处于静止状态,此时弹簧的压缩量为3h的A处自由落下,打在木板上并与木板一起向下运动,但不粘连,它们到达最低点后一物块从木板正上方距离为又向上运动。
若物块质量也为m时,它们恰能回到O点;若物块质量为2m时,它们到达最低点后又向上运动,在通过O点时它们仍然具有向上的速度,求:1,质量为m时物块与木板碰撞后的速度;2,质量为2m时物块向上运动到O的速度。
3.如图所示,两根足够长的固定的平行金属导轨位于同一水平面内,两导轨间的距离为L,导轨上面横放着两根导体棒ab和cd,构成矩形回路,两根导体棒的质量皆为m,电阻皆为R,回路中其余部分的电阻可不计。
在整个导轨平面内都有竖直向上的匀强磁场,磁感应强度为B。
设两导体棒均可沿导轨无摩擦地滑行,开始时,棒cd静止,棒ab有指向棒cd的初速度0v,若两导体棒在运动中始终不接触,求:(1)在运动中产生的焦耳热Q最多是多少?(2)当ab棒的速度变为初速度的4/3时,cd棒的加速度a是多少?4.(20分) 如图所示,两物块A、B并排静置于高h=0.80m的光滑水平桌面上,两物块的质量均为M=0.60kg。
一颗质量m=0.10kg的子弹C以v0=100m/s的水平速度从左面射入A物块,子弹射穿A后接着射入B并留在B中,此时A、B都没有离开桌面。
1月26日碰撞、动量和能量的综合问题考纲要求:Ⅱ难易程度:★★★☆☆如图所示,在光滑水平桌面上放有足够长的木板C,在C上左端和距左端x处各放有小物块A和B,A、B均可视为质点,A、B与C间的动摩擦因数均为μ,A、B、C的质量均为m。
开始时,B、C静止,A以某一初速度v0向右做匀减速运动,设B与C间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力。
下列说法正确的是A.A运动过程中,B受到的摩擦力为B.最终A、B、C一起向右以做匀速直线运动C.若要使A、B恰好不相碰,A的初速度D.若要使A、B恰好不相碰,A的初速度【参考答案】ABD【试题解析】设A在C上滑动时,B相对于C不动,则对B、C有,解得,又B依靠摩擦力能获得的最大加速度,故B未相对C滑动,B、C一起向右做加速运动,B受到的摩擦力,方向向右,A正确;A、B、C整体所受外力为零,动量守恒,故有,解得,B正确;若A、B恰好不相碰,则A 运动到B处时,A、B、C速度相等,由能量守恒有,解得,C错误,D正确。
质量为m A的A球以某一速度沿光滑水平面向静止的B球运动,并与B球发生弹性正碰。
假设B球的质量m B可选取为不同的值,则A.当m B=m A时,碰后B球的速度最大B.当m B=m A时,碰后B球的动能最大C.在保持m B>m A的条件下,m B越小,碰后B球的速度越大D.在保持m B<m A的条件下,m B越大,碰后B球的动量越大如图所示,在光滑水平面上,有质量分别为3m和m的A、B两滑块,它们中间夹着(不相连)一根处于压缩状态的轻质弹簧,由于被一根细绳拉着而处于静止状态。
则下列说法正确的是A.剪断细绳,在两滑块脱离弹簧后,A、B两滑块的动量大小之比p A:p B=3:1B.剪断细绳,在两滑块脱离弹簧后,A、B两滑块的速度大小之比v A:v B=3:1C.剪断细绳,在两滑块脱离弹簧后,A、B两滑块的动能之比E k A:E k B=1:3D.剪断细绳到两滑块脱离弹簧过程中,弹簧对A、B两滑块做功之比W A:W B=1:1如图所示,在光滑的水平面上静止放一质量为m的木板B,木板表面光滑,左端固定一轻质弹簧。
【本讲主要内容】能量和动量的综合应用相互作用过程中的能量转化及动量守恒的问题【知识掌握】【知识点精析】1. 应用动量和能量的观点求解的问题综述:该部分是力学中综合面最广,灵活性最大,内容最为丰富的部分。
要牢固树立能的转化和守恒思想,许多综合题中,当物体发生相互作用时,常常伴随多种能量的转化和重新分配的过程。
因此,必须牢固地以守恒(系统总能量不变)为指导,这样才能正确无误地写出能的转化和分配表达式。
2. 有关机械能方面的综述:(1)机械能守恒的情况:例如,两木块夹弹簧在光滑水平面上的运动,过程中弹性势能和木块的动能相互转化;木块冲上放在光滑面上的光滑曲面小车的过程,上冲过程中,木块的动能减少,转化成木块的重力势能和小车的动能。
等等……(2)机械能增加的情况:例如,炸弹爆炸的过程,燃料的化学能转化成弹片的机械能;光滑冰面上两个人相互推开的过程,生物能转化成机械能。
等等……(3)机械能减少的情况:例如,“子弹击木块”模型,包括“木块在木板上滑动”模型等;这类模型为什么动量守恒,而机械能不守恒(总能量守恒),请看下面的分析:如图1所示,一质量为M 的长木板B 静止在光滑水平面上,一质量为m 的小滑块A 以水平速度v 0从长木板的一端开始在长木板上滑动,最终二者相对静止以共同速度一起滑行。
滑块A 在木板B 上滑动时,A 与B 之间存在着相互作用的滑动摩擦力,大小相等,方向相反,设大小为f 。
因水平面光滑,合外力为零,以A 、B 为系统,动量守恒。
(过程中两个滑动摩擦力大小相等,方向相反,作用时间相同,对系统总动量没有影响,即系统的内力不影响总动量)。
由动量守恒定律可求出共同速度0v m M m v += 上述过程中,设滑块A 对地的位移为s A ,B 对地位移为s B 。
由图可知,s A ≠s B ,且s A =(s B +Δs ),根据动能定理:对A :W fA =2020202B 21)(212121)(mv m M mv m mv mv s s f -+=-=∆+- 对B :202B fB )(21021mM mv M Mv fs W +=-== 以上两式表明:滑动摩擦力对A 做负功,对B 做正功,使A 的动能减少了,使B 的动(1)撤去力F 后木块B 能够达到的最大速度是多大?(2)木块A 离开墙壁后,弹簧能够具有的弹性势能的最大值多大?分析:本题第一问,撤去力F 后木块B 只在弹簧弹力作用下运动,木块A 不动,弹簧的弹性势能转化为木块B 的动能,弹簧第一次恢复原长时,木块B 有最大速度。
动量与能量的综合问题
一子弹打木块问题
1、一质量为M的木块放在光滑的水平面上,一质量为m的子弹以初速度v0水平打进木块并留在其中,设子弹与木块之间的相互作用力为F f。
则:
(1)子弹、木块相对静止时的速度是多少?
(2)子弹在木块内运动的时间为多长?
(3)子弹、木块相互作用过程中子弹、木块发生的位移以及子弹打进木块的深度分别是多少?
2、如图所示,一沙袋用轻质细绳悬于O点。
开始时沙袋处于静止状态,此后用弹丸以水平速度击中沙袋后均未穿出,第一次弹丸的速度为v1,打入沙袋后二者共同摆动的最大摆角为30°,当其第一次返回图示位置时,第二粒弹丸以水平速度v2又击中沙袋,使沙袋向右摆动且最大摆角仍为30°,若弹丸质量是沙袋质
量的1
40倍,则以下结论中正确的是()
A.v1=v2B.v1∶v2=41∶42
C.v1∶v2=42∶41D.v1∶v2=41∶83
3、如图所示,一质量m1=0.45 kg的平板小车静止在光滑的水平轨道上。
车顶右端放一质量m2=0.5 kg 的小物块,小物块可视为质点,小物块与小车上表面之间的动摩擦因数μ=0.5。
现有一质量m0=0.05 kg的子弹以v0=100 m/s的水平速度射中小车左端,并留在车中,子弹与车相互作用时间很短。
g取10 m/s2,求:
(1)子弹刚刚射入小车时,小车的速度大小v1;
(2)要使小物块不脱离小车,小车的长度至少为多少?
二含弹簧的碰撞问题
1、如图所示,一小车置于光滑水平面上,小车质量m0=3 kg,AO部分粗糙且长L=2 m,物块与AO 部分间动摩擦因数μ=0.3,OB部分光滑。
水平轻质弹簧右端固定,左端拴接物块b,另一小物块a,放在小车的最左端,和小车一起以v0=4 m/s的速度向右匀速运动,小车撞到固定竖直挡板后瞬间速度变为零,但不与挡板粘连。
已知车OB部分的长度大于弹簧的自然长度,弹簧始终处于弹性限度内。
a、b两物块视为质点,质量均为m=1 kg,碰撞时间极短且不粘连,碰后以共同速度一起向右运动。
(g取10 m/s2)求:
(1)物块a与b碰后的速度大小;
(2)当物块a相对小车静止时小车右端B到挡板的距离;
(3)当物块a相对小车静止时在小车上的位置到O点的距离。
2.如图甲所示,物块A、B的质量分别是m A=4.0 kg和m B=3.0 kg,用轻弹簧拴接,放在光滑的水平地面上,物块B右侧与竖直墙壁相接触,另有一物块C从t=0时以一定速度向右运动,在t=4 s时与物块A相碰,并立即与A粘在一起不再分开,物块C的vt图像如图乙所示,墙壁对物块B的弹力在4 s到12 s 的时间内对B的冲量I的大小()
A.9 N·s B.18 N·s
C.36 N·s D.72 N·s
3、如图所示,小车右端有一半圆形光滑轨道BC相切车表面于B点,一个质量为m=1.0 kg可以视为质点的物块放置在A点,随小车一起以速度v0=5.0 m/s沿光滑水平面上向右匀速运动。
劲度系数较大的轻质弹簧固定在右侧竖直挡板上。
当小车压缩弹簧到最短时,弹簧自锁(即不再压缩也不恢复形变),此时,物块恰好在小车的B处,此后物块恰能沿圆弧轨道运动到最高点C。
已知小车上表面水平且离地面的高度h =0.45 m,小车的质量为M=1.0 kg,小车的长度为l=1.0 m,半圆形轨道半径为R=0.4 m,物块与小车间的动摩擦因数为μ=0.2。
重力加速度g取10 m/s2,试求:
(1)物块运动到B点时的速度v B;
(2)弹簧在压缩到最短时具有的弹性势能E p;
(3)若小物块落到小车上发生碰撞,碰撞后水平方向的速度不变,竖直方向等速率返回,小车始终保持静止,求物块落地点到小车左端A的水平距离x。
三物体与曲面体的碰撞问题
1、如图所示,质量为m 的物块A 在光滑的水平面上以一定的速度向右滑行,质量为2m 的圆弧体静止在光滑水平面上,光滑圆弧面最低点与水平面相切,圆弧的半径为R ,圆弧所对的圆心角θ=53°,物块滑上圆弧体后,刚好能滑到圆弧体的最高点,重力加速度为g ,sin 53°=0.8,cos 53°=0.6
(1)求物块在水平面上滑行的速度大小;
(2)若将圆弧体锁定,物块仍以原来的速度向右滑行并滑上圆弧体,求物块从圆弧面上滑出后上升到最高点的速度大小及最高点离水平面的高度。
2.(多选)如图所示,小车的上面固定一个光滑弯曲圆管道,整个小车(含管道)的质量为2m ,原来静止在光滑的水平面上。
今有一个可以视为质点的小球,质量为m ,半径略小于管道半径,以水平速度v 从左端滑上小车,小球恰好能到达管道的最高点,然后从管道左端滑离小车。
关于这个过程,下列说法正确的是
( )
A .小球滑离小车时,小车回到原来位置
B .小球滑离小车时相对小车的速度大小为v
C .小车上管道最高点的竖直高度为v 23g
D .小球从滑进管道到滑到最高点的过程中,小车的动量变化大小是m v 3
3.在光滑水平面上静置有质量均为m 的木板AB 和滑块CD ,木板AB 上表面粗糙,与物块间的动摩擦
因数为μ,滑块CD 上表面是光滑的14
圆弧,其始端D 点切线水平且与木板AB 上表面相平,它们紧靠在一起,如图所示。
一可视为质点的物块P ,质量也为m ,从木板AB 的右端以初速度v 0滑上木板AB ,过B 点
时速度为v 02
,又滑上滑块CD ,最终恰好能滑到滑块CD 圆弧的最高点C 处,求: (1)物块P 滑到B 处时木板AB 的速度v AB ;
(2)滑块CD 圆弧的半径R 。