高三物理動量、能量計算題專題訓練

1、-作者xxxx-日期xxxx高三物理動量、能量計算題專題訓練【精品文檔】Av0O/OMm動量、能量計算題專題訓練1（19分）如圖所示，光滑水平面上有一質量M=的帶有圓弧軌道的平板車，車的上表面是一段長L=的粗糙水平軌道，水平軌道左側連一半徑R= 的光滑圓弧軌道,圓弧軌道與水平軌道在O點相切?，F(xiàn)將一質量m=的小物塊（可視為質點）從平板車的右端以水平向左的初速度v0滑上平板車，小物塊與水平軌道間的動摩擦因數(shù)=0.5。小物塊恰能到達圓弧軌道的最高點A。取g=10m/2，求： （1）小物塊滑上平板車的初速度v0的大小。 （2）小物塊與車最終相對靜止時，它距O點的距離。 （3）若要使小物塊最終能到達小車

2、的最右端，則v0要增大到多大？2.（19分）質量mA=3.0kg長度L=0.70m電量q=+4.0×10-5C的導體板A在足夠大的絕緣水平面上，質量mB=1.0kg可視為質點的絕緣物塊B在導體板A的左端，開始時A、B保持相對靜止一起向右滑動，當它們的速度減小到=3.0m/s時，立即施加一個方向水平向左場強大小E=1.0×105N/C的勻強電場,此時A的右端到豎直絕緣擋板的距離為S =2m，此后A、B始終處在勻強電場中，如圖所示假定A與擋板碰撞時間極短且無機械能損失，A與B之間（動摩擦因數(shù)=025）及A與地面之間（動摩擦因數(shù)=010）的最大靜摩擦力均可認為等于其滑動摩擦力，g

3、取10m/s2（不計空氣的阻力）求：（1）剛施加勻強電場時，物塊B的加速度的大小？ （2）導體板A剛離開擋板時，A的速度大小？（3）B能否離開A，若能，求B剛離開A時，B的速度大??；若不能，求B距A左端的最大距離。 3(19分)如圖所示，一個質量為M的絕緣小車，靜止在光滑的水平面上，在小車的光滑板面上放一質量為m、帶電荷量為q的小物塊(可以視為質點)，小車的質量與物塊的質量之比為M：m=7：1，物塊距小車右端擋板距離為L，小車的車長為L0=1.5L，現(xiàn)沿平行車身的方向加一電場強度為E的水平向右的勻強電場，帶電小物塊由靜止開始向右運動，而后與小車右端擋板相碰，若碰碰后小車速度的大小是滑塊碰前速度

4、大小的，設小物塊其與小車相碰過程中所帶的電荷量不變。求：(1)第一次碰撞后物塊的速度?(2)求小物塊從開始運動至第二次碰撞時小物塊電勢能的變化?4.（19分）如圖所示，水平地面上方被豎直線MN分隔成兩部分，M點左側地面粗糙，與B球間的動摩擦因數(shù)為0.5，右側光滑MN右側空間有一范圍足夠大的勻強電場。在O點用長為R5m的輕質絕緣細繩，拴一個質量mA，帶電量為q+210-4 C的小球A，在豎直平面內(nèi)以v10m/s的速度做順時針勻速圓周運動，小球A運動到最低點時與地面剛好不接觸。處于原長的彈簧左端連在墻上，右端與不帶電的小球B接觸但不粘連，B球的質量mB=，此時B球剛好位于M點?，F(xiàn)用水平向左的推力將

5、B球緩慢推至點（彈簧仍在彈性限度內(nèi)），MP之間的距離為L10cm，推力所做的功是WJ，當撤去推力后，B球沿地面向右滑動恰好能和A球在最低點處發(fā)生正碰，并瞬間成為一個整體C（A、B、C均可視為質點），碰撞前后電荷量保持不變，碰后瞬間立即把勻強電場的場強大小變?yōu)镋6103N/C，電場方向不變。求：（取g10m/s2）OMNBPA（1）在A、B兩球在碰撞前勻強電場的大小和方向；（2）A、B兩球在碰撞后瞬間整體C的速度；（3）整體C運動到最高點時繩的拉力大小。5（19分）如圖14所示，兩根正對的平行金屬直軌道MN、MN位于同一水平面上，兩軌道之間的距離=。軌道的MN的定值電阻，NN端與兩條位于豎直面內(nèi)

6、的半圓形光滑金屬軌道NP、NP平滑連接，兩半圓軌道的半徑均為R0=。直軌道的右端處于豎直向下、磁感應強度B=0.64T的勻強磁場中，磁場區(qū)域的寬度d=，且其右邊界與NN重合?，F(xiàn)有一質量m=的導體桿ab靜止在距磁場的左邊界s=處。在與桿垂直的水平恒力F=2.0N的作用下ab桿開始運動，當運動至磁場的左邊界時撤去F，結果導體桿ab恰好能以最小速度通過半圓形軌道的最高點PP。已知導體桿ab在運動過程中與軌道接觸良好，且始終與軌道垂直，導體桿ab與直軌道之間的動摩擦因數(shù)=0.10，軌道的電阻可忽略不計，取g=10m/s2，求：（1）導體桿剛進入磁場時，通過導體桿上的電流大小和方向； （2）導體桿穿過磁

7、場的過程中通過電阻R上的電荷量； （3）導體桿穿過磁場的過程中整個電路產(chǎn)生的焦耳熱。6風洞實驗室可產(chǎn)生水平方向的、大小可調節(jié)的風力。在風洞中有一固定的支撐架ABC，該支撐架的上表面光滑，是一半徑為R的1/4圓柱面，如圖所示，圓弧面的圓心在O點，O離地面高為2R，地面上的D處有一豎直的小洞，離O點的水平距離為?，F(xiàn)將質量分別為m1和m2的兩小球用一不可伸長的輕繩連接按圖中所示的方式置于圓弧面上，球m1放在與O在同一水平面上的A點，球m2豎直下垂。（1）在無風情況下，若將兩球由靜止釋放（不計一切摩擦），小球m1沿圓弧面向上滑行，到最高點C恰與圓弧面脫離，則兩球的質量比m1:m2是多少？m1ACOBm

8、22RR風D（2）讓風洞實驗室內(nèi)產(chǎn)生的風迎面吹來，釋放兩小球使它們運動，當小球m1滑至圓弧面的最高點C時輕繩突然斷裂，通過調節(jié)水平風力F的大小，使小球m1恰能與洞壁無接觸地落入小洞D的底部，此時小球m1經(jīng)過C點時的速度是多少？水平風力F的大小是多少（小球m1的質量已知）？圖h1hAB7（19分）如圖所示，一輕質彈簧豎直固定在地面上，自然長度l0=，上面連接一個質量m1=的物體A，平衡時物體距地面h1=，此時彈簧的彈性勢能EP=0.50J。在距物體A正上方高為h=處有一個質量m2=的物體B自由下落后，與彈簧上面的物體A碰撞并立即以相同的速度運動，已知兩物體不粘連，且可視為質點。g=10m/s2。

9、求：（1）碰撞結束瞬間兩物體的速度大??；（2）兩物體一起運動第一次具有豎直向上最大速度時彈簧的長度； （3）兩物體第一次分離時物體B的速度大小。參考答案及評分標準1.解：（1）平板車和小物塊組成的系統(tǒng)水平方向動量守恒，設小物塊到達圓弧最高點A時，二者的共同速度，由動量守恒得：由能量守恒得： 聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)解得：（2）設小物塊最終與車相對靜止時，二者的共同速度，從小物塊滑上平板車，到二者相對靜止的過程中，由動量守恒得： 設小物塊與車最終相對靜止時，它距O點的距離為。由能量守恒得：聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)解得：（3）設小滑塊最終能到達小車的最右端，v0要增大到，小滑塊最終能到達小車的最右端時的速度為，與（2

10、）同理得： 聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)解得評分細則：3分，其余每式2分，共19分。2.解：（1）設B受到的最大靜摩擦力為，則 （1分）設A受到地面的滑動摩擦力的，則 （1分）施加電場后，設AB以相同的加速度向右做勻減速運動，加速度大小為，由牛頓第二定律 （2分）解得： （2分）設受到的摩擦力為，由牛頓第二定律得 ，解得：因為，所以電場作用后，AB仍保持相對靜止以相同加速度向右做勻減速運動，所以剛加上勻強電場時，B的加速度大小 （2分）（2）A與擋板碰前瞬間，設AB向右的共同速度為， （2分）解得 （1分）A與擋板碰撞無機械能損失，故A剛離開擋板時速度大小為 （1分）（3）A與擋板碰后，以AB系統(tǒng)為研究對象

11、， 故A、B系統(tǒng)動量守恒，設A、B向左共同速度為，規(guī)定向左為正方向，得： （3分）設該過程中，B相對于A向右的位移為，由系統(tǒng)功能關系得： （4分） 解得 （2分） 因，所以B不能離開A，B與A的左端的最大距離為 （1分）3.解：第一次碰前對滑塊分析由動能定理（1）2分第一次相碰由動量守恒 （2）2分代入數(shù)據(jù)解得：（3）2分從第一次碰后到第二次碰前的過程中對小車分析做勻速運動（4）2分對滑塊分析由運動學公式推論：（5）2分由動能定理有：（6）3分滑塊與小車第二次碰撞條件：（7）2分代入數(shù)據(jù)解得：（8）2分由功能關系電勢能減少量 （9）3分4.解：（1）要使小球在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運動，必須滿足

12、 F電=Eq=mAg （2分） 所以 =2×103N/C （1分）方向豎直向上（1分）（2）由功能關系得，彈簧具有的最大彈性勢能 設小球運動到點時速度為，由功能關系得 （4分）碰后結合為，設的速度為，由動量守恒得 （2分）（3）電場變化后，因 OYXQy9AxRR-y9A所以不能做圓周運動，而是做類平拋運動，設經(jīng)過時間繩子在Q處繃緊，由運動學規(guī)律得 可得 （2分）即：繩子繃緊時恰好位于水平位置，水平方向速度變?yōu)?，以豎直速度 =開始做圓周運動（1分）設到最高點時速度為由動能定理得：得 （2分）在最高點由牛頓運動定律得： （2分） 求得 （1分）5.解：（1）設導體桿在F的作用下運動至

13、磁場的左邊界時的速度為，根據(jù)動能定理則有 （2分）導體桿剛進入磁場時產(chǎn)生的感應電動勢 （1分）此時通過導體桿的電流大小 A（或）（2分）根據(jù)右手定則可知，電流方向為由b向a（2分） （2）設導體桿在磁場中運動的時間為t，產(chǎn)生的感應電動勢的平均值為E平均，則由法拉第電磁感應定律有 （2分）通過電阻R的感應電流的平均值為 （1分）通過電阻R的電荷量 C（或） （3）設導體桿離開磁場時的速度大小為，運動到圓軌道最高點的速度為，因導體桿恰好能以最小速度通過半圓形軌道的最高點，根據(jù)牛頓第二定律對導體桿的軌道最高點時有 （1分）對于導體桿從的過程，根據(jù)機械能守恒定律有 （1分）解得 =/s（1分）導體桿穿

14、過磁場的過程中損失的機械能 （3分）此過程中電路中產(chǎn)生的焦耳熱為 （2分）6解：（1）以兩小球及輕繩為整體，釋放后小球m1上滑，必有：由于小球m1在最高點C與圓弧面分離，則此時兩球的速度可以為零，則由機械能守恒有： 求得：小球過圓弧面的最高點C時的速度也可以不為零，設它們的速度均為v，則 因不計一切摩擦，由機械能守恒有：由可得： 綜合可知：（2）設小球過C點時的速度為vC，設小球離開C點后在空中的運動時間為t，在豎直方向作自由落體運動，則有 因存在水平風力，小球離開C點后在水平方向作勻減速運動，設加速度為ax，落入小洞D時水平分速度減為零。則 在水平方向運用牛頓第二定律可得：（2分）由以上四式求得：；7解：（1）設物體A在彈簧上平衡時彈簧的壓縮量為x1，彈簧的勁度系數(shù)為k根據(jù)力的平衡條件有 m1g=k x1 而解得：k=100N/m， x1= 所以，彈簧不受作用力時的自然長度l0=h1+x1=（2）兩物體運動過程中，彈簧彈力等于兩物體總重力時具有最大速度，此位置就是兩物體粘合后做簡諧運動的平衡位置 設在平衡位置彈簧的壓縮量為x2，則 （m1+ m2）g=kx2， 解得：x2=，設此時彈簧的長度為l2，則 l2=l0-x2 ,解得：l2= ,當彈簧壓縮量最大時，是兩物體振動最大位移處，此時彈簧長度為h2=6